Слово «принтер» прочно вошло в нашу повседневную жизнь где-то в 90-х. Для людей, переживших эпоху самиздата, возможность вот так запросто взять и напечатать дома книгу, да ещё в неограниченном количестве экземпляров была полным переворотом в сознании. Правда, в то время уже пропала необходимость размножать дома запрещённые книги, как, впрочем, не стало и запрещённых книг. Зато можно было составить на компьютере письмо, отредактировать, распечатать на принтере, запечатать в конверт и послать адресату. А через несколько лет интернет резко сократил количество конвертов, появляющихся в наших почтовых ящиках, тех, которые в наших подъездах, и принтеры сейчас используются лишь для печати официальных документов. Однако почта по-прежнему работает – ведь нужно же где-то получать посылки? Но не далёк тот час, когда и в этом не будет необходимости.
Технология трёхмерной печати появилась более 30 лет назад. Ещё в 1984 году её разработала компания Charles Hull, и создала первый промышленный 3D принтер. А в 1988 году компания 3D Systems сконструировала компактный аналогичный аппарат для домашней 3D печати. Затем последовали: в 1991 году технология производства многослойных объектов компании Helisys, и в 1992 первая система селективного лазерного спаивания компании DTM. А с 1993 года компания Solidscape приступила уже к серийному выпуску струйных 3D принтеров. Ну а дальше развитие 3D печати уподобилось сходу снежной лавины.
Суть технологии 3D в том, что сначала сканируется предмет, который необходимо скопировать, и создаётся его компьютерная модель. Затем модель разбивается на множество слоёв. Их толщина зависит от материала, из которого будет изготавливаться предмет, сложности его формы, технологии, по которой работает данный 3D принтер, и необходимой точности изготовления предмета. А затем, слой за слоем, принтер создаёт этот самый предмет. При этом повторяется не только внешняя форма, которую обычно несложно воспроизвести на обробатывающем оборудовании, использующемся на протяжении всего ХХ-века, но и все закрытые внутренние полости, для изготовления которых приходилось идти на разнообразные технические ухищрения.
Технологий, по которым работают 3D принтеры, на данный момент несколько.
SLA – самая скоростная. На фотополимер направляется лазерный луч. Точки, на которые он попадает, твердеют, а всё остальное впоследствии удаляется. С SLA во многом сходна более современная технология DLP.
SLS – спекание порошковых реагентов (порошковый пластик, керамика, металл) под действием лазерного луча. Эта технология в настоящее время применяется при изготовлении форм, для литья.
EBM – электронно-лучевая плавка. Используется металлоглина – смесь органического клея, металлической стружки и воды. При нагреве клей и вода выгорают, а стружка сплавляется. Эта технология реализуется на принтерах, аналогичных используемым в SLS, но для плавки металлоглины вместо лазерного луча генерируются остро направленные электронные импульсы.
НРМ – позволяет изготавливать не только модели, но и готовые детали из обычных термопластичных пластмасс. Эта технология наиболее удобна для работы в «домашних» условиях. В рабочую зону подаётся нить из термопластической пластмассы и слой за слоем наплавляется в нужных точках по координатам 3D чертежа. Существуют принтеры, в которых в головку одновременно подаётся несколько нитей разных цветов. В результате можно получить предмет, различные части которого будут иметь свой цвет. Есть и другой вариант использования многонитевой головки. В неё подаются нити из двух различных материалов – основного, и вспомогательного. Они одновременно подаются в печатающую головку, где расплавляются и по заданным координатам наносятся слой за слоем. При этом вспомогательный материал поддерживает основной от деформации, когда его слой ещё не остыл. Затем так и не затвердевший вспомогательный слой смывается моющим составом или удаляется механически.
Немного напоминает технологию НРМ принцип работы строительного 3D принтера, созданного Энрико Дини из итальянского городка Понте-Дера. Это громадное, в сравнении с другими 3D принтерами, сооружение насыпает один за другим пятимиллиметровые слои песка и пропитывает их в нужных местах специальным клеем. А затем лишний песок удаляется любым доступным способом, например, лопатой и метлой. В результате можно получить скульптуру, коралловый риф или жилой дом самой причудливой формы, а то и целый микрорайон.
Зачем всё это нужно? Как обычно, всё начиналось с игрушек. Но уже в 2007 году 3D принтер Spectrum Z510 компании Z Corp был способен изготовить добрую половину деталей, из которых он был создан. В интернет-сообществах любителей 3D можно найти множество чертежей более или менее нужных предметов. Там же можно прочесть, как, например, узнав цену на автомобильные запчасти, энтузиасты 3D изготавливают вполне работоспособную замену сломавшимся деталям на 3D принтерах. И экономят при этом кучу денег и времени. А кто-то уже мечтает научиться печатать дома микросхемы, процессоры, а то и айфоны целиком!
А врачи, тем временем, уже перешли от мечтаний к практике. По рентгеновским снимкам врачи печатают 3D модели «неисправных» органов больных, и используют их при подготовке к операции или при обучении студентов. Возможно, недалёк тот день, когда врач сможет по рентгеновскому снимку сломанной и не желающей срастаться кости сделать на компьютере её чертёж и подправить его, «устранив» перелом, распечатать на 3D принтере и заменить «неисправную» кость пострадавшего «распечаткой». Причём фантастики здесь не так уж и много. Ведь есть уже случаи, когда стоматологи подобным образом изготавливали замену удалённым зубам и вживляли её на их место! А ещё на подходе методы, позволяющие изготавливать мягкие ткани. В частности, искусственную кожу из клеток самого пациента!
На электронную почту приходит письмо. Вы отправляете его на печать и идёте на кухню пить чай. А когда возвращаетесь, обнаруживаете на рабочем столе 3D-принтера конверт из чего-то бумагоподобного, с вашим адресом, маркой приклеенной чем-то наподобие клея, и явственно прощупывающейся поздравительной открыткой внутри!
Борис Дахновский
