.webp "Трехмерная печать в Германии")
Трехмерная печать и трехмерные принтеры в настоящее время меняют облик и немецкой, и мировой промышленности.
"Генеративное производство", как еще называют эту технологию, больше не является слишком дорогим, да и долгие сроки выполнения заказы также неактуальны. Бионика и робототехника особенно выигрывают от этого инновационного процесса. Впрочем, сегодня можно печатать и автозапчасти, и музыкальные инструменты, и даже человеческие челюсти. Более того, недавно было одобрено производство первого медицинского препарата из 3-D принтера. На каком же уровне находится эта новейшая технология сегодня?
Как давно существуют 3-D принтеры?
Трудно поверить, но первые промышленные машины для трехмерной печати существовали уже в начале 1980-х годов. Однако первым, кто подал заявку на патент на трехмерный принтер был Чарльз Халл, и делал он это лишь в 1986 году. Изначально машины для трехмерной печати использовались в авиастроении и автомобилестроении, а также в вооружённых силах. И лишь в 2009 году пришло время, когда поставщики услуг стали принимать массовые заказы на трёхмерную печать. Первыми частными пользователями были дизайнеры и художники, которые хотели производить свои прототипы с помощью трехмерной печати как можно быстрее и эффективнее.
Как работает 3-D печать?
Трехмерные принтеры - это не обычные принтеры. Они работают не в двух измерениях, а создают трехмерные объекты путём нанесения или добавления большого количества очень тонких слоёв материала. В отличие от субстрактивного метода, при котором материал удаляется с объекта посредством фрезерования, токарной обработки или сверления, 3D-печать также называется генеративным методом. При этом в качестве шаблона почти всего используется цифровая модель. Обычно это файл системы автоматизированного проектирования CAD, который преобразуется в машиночитаемый код.
Каковы преимущества и недостатки трехмерной печати по сравнению с традиционными методами?
Трехмерная печать позволяет создавать структуры и формы, которые невозможны при использовании обычных методов изготовления. Часто запасные части требуются для установок, которые настолько стары, что нужных деталей просто нет на складе или они вообще больше не производятся. В этих случаях инженеры могут сканировать дефектные детали, а затем воссоздать их на компьютере и распечатать. Трехмерные принтеры позволяют "перепечатывать" даже структуры, встречающиеся в природе, хотя такой "бионический дизайн" пока что используется лишь весьма ограниченно. Кстати, для трехмерной печати уже давно используется не только пластик, но и нержавеющая сталь, алюминий, титан или кобальтхром. Материал, созданный на трехмерном принтере, остывает и затвердевает быстрее, имеет более мелкую зернистость и зачастую меньший вес. И хотя объект создаётся из порошка или жидкости, в конечном результате он получается таким же стабильным и упругим, как и объект, изготовленный традиционным способом. Однако в некоторых случаях печатный металл оказывается менее пластичным и, следовательно, более склонным к разрушению.
В каких областях используется трехмерная печать?
Будь то разработка прототипа, индивидуальное производство небольшими сериями или массовое производство – сегодня трехмерная технология используется во многих областях. С помощью так называемого "быстрого прототипирования" можно быстро создать образцы деталей с помощью имеющихся данных о конструкции. Среди отраслей промышленности Германии, в которых этот процесс используется особенно широко, можно назвать машиностроение, дизайн и архитектуру. Данная технология также доказывает свои преимущества при индивидуальном производстве, где трехмерная печать помогает изготавливать (редкие) запчасти, уникальные коронки зубов и слуховые аппараты или даже ювелирные изделия. Одним из основных преимуществ 3D-печати является ее гибкость: например, запасные части, необходимые во время космических полётов, можно удобно производить на месте.
Промышленность всё внимательнее присматривается к трехмерной печати
В массовом производстве 3-D печать по-прежнему используется сравнительно редко, и не только из-за относительно высокой стоимости. Фактор времени также играет немаловажную роль, поскольку принтеру требуется одинаковое количество времени для каждой детали, что с учётом тех или иных характеристик печати, может затянуться надолго. Размер создаваемого объекта также ограничивает возможности трёхмерной печати при массовом производстве. Даже современные промышленные принтеры в настоящее время очень редко могут производить продукцию длиной более 1 метра. А это слишком мало для многих отраслей. Тем не менее, промышленность присматривается к новым технологиям. Например, Airbus больше не заказывает некоторые детали у поставщиков, а печатает их самостоятельно. А General Electric печатает топливные форсунки для авиадвигателей последнего поколения. В новые версии Boeing 737 и Airbus A320 устанавливаются распечатанные детали, которые на четверть легче и в пять раз прочнее. Трехмерная печать также используется в автомобильной отрасли: Ford производит методом печати прототипы таких деталей, как блок двигателя EcoBoost Engine, который обеспечивает большую мощность при небольшом рабочем объеме.
Революция в медицине
Трехмерная печать в настоящее время совершает революцию в медицине. В частности, при пересадке органов некоторые "запасные части" могут быть вполне напечатаны на заказ. Благодаря инновационной технологии врачи в Пекине недавно изготовили искусственный позвонок и имплантировали его двенадцатилетнему пациенту. В начале 2014 года пациенту в Нидерландах была имплантирована искусственная черепная крышка, изготовленная с использованием процесса трехмерной печати. А в Корнельском университете в США в настоящее время исследуется возможность использования искусственных ушей и трахеи. Трехмерная печать также позволяет изготавливать лекарственные препараты. В конце июля 2015 года лекарство, изготовленное на трехмерном принтере, впервые получило одобрение: благодаря трехмерной технологии препарат против эпилепсии для взрослых и детей имеет более высокую концентрацию активных ингредиентов и поэтому может выпускаться в таблетках меньшего размера.
Каковы же тенденции развития?
Инженеры и эксперты различных отраслей промышленности Германии рассматривают 3-D печать не как замену, а как дополнение к массовому производству. Всегда будут компоненты, которые лучше или легче отлить или изготовить напылением. Тем не менее: трехмерная печать становится все более привлекательной для промышленности. Только с 2003 по 2013 год доля этого метода производства увеличилась на 65,4 процента. При темпах роста в 34,9% рынок 3D-печати в 2013 году достиг самого высокого роста за 17 лет. Трехмерная печать дает множество преимуществ при изготовлении деталей со сложной внутренней геометрией. Исходя из этого, эксперты видят большой потенциал развития этой технологии в ближайшие десять лет, когда станет возможным печатать, например, запчасти для стиральных машин и т.п. Как бы то ни было, факт остаётся фактом – такие крупные компании, как Autodesk, Amazon или HP все чаще используют трехмерную печать.