Москва 24

Наука

10 марта 2014, 14:00

Напечатанная реальность: от пешки до космической колонии

Процесс печати на 3D-принтере. Фото: m24.ru

Еще недавно 3D-принтеры казались чем-то диковинным, хотя история трехмерной печати началась в середине XX века, а первый 3D-принтер был представлен его создателем Чарльзом Халлом в 1984 году. 11 марта 1986 года он получил патент на свое изобретение. За полстолетия в этой области произошла настоящая революция. Сегодня купить простенькую машинку для печати в домашних условиях легко. По стоимости самый дешевый 3D-принтер сравним с навороченным смартфоном – цена на некоторые модели начинается от 300 долларов (примерно 10,8 тысяч рублей). В России самую дешевую готовую модель продают за 44,9 тысяч рублей. Однако собрать 3D-принтер можно и самостоятельно – набор комплектующих стоит около 23 тысяч рублей. Что это за агрегаты, пригодятся ли они в хозяйстве, и что будут печатать на принтерах в будущем – в материале M24.ru.


Пешки, миски и пластиковые нити

Большинство принтеров, доступных для широкого круга потребителей, предназначены для печати несложных объемных вещей: небольших сувениров, игрушек, украшений для дома. Чем такое устройство может быть полезно в хозяйстве? К примеру, у вас потерялась пешка от любимых шахмат. Чтобы не менять весь набор, недостающую фигуру можно напечатать.

Изделия, напечатанные на 3D-принтере. Фото: m24.ru

Однако, в отличие от традиционного принтера, с 3D не все так просто. Его не достаточно подключить и начать работу. Потребуются дополнительные настройки – калибровка, выставление таких параметров, как скорость выдавливания пластика. Но вот все налажено, что дальше? Необходимо создать модель будущего изделия. Если же вы не сильны в компьютерном моделировании, в сети есть сайты, предлагающие огромный выбор уже готовых моделей, например thingiverse.com или 3dmarket.org.

Вместо картриджей во многих принтерах используют катушки с пластиковыми нитями. Наиболее популярны для печати в домашних условиях ABS и PLA пластик. Основные отличия между ними – свойства и качество получаемых изделий, а также цена.

Печатается изделие послойно. Пластиковая нить проходит по трубке, там она нагревается и уже в расплавленном состоянии попадает в печатающую головку, которая по форме напоминает острие шариковой ручки. Головка движется по заданной моделью схеме, слой за слоем создавая будущее изделие на специальной платформе.

Когда печать завершена, потребуется дополнительная обработка получившегося предмета. Во-первых, его поверхность будет не гладкой, а ребристой, во-вторых, слои пластика могут наплывать друг на друга. Поэтому после окончания печати, дождавшись, когда изделие остынет, его можно обработать шкуркой или срезать лишнее.

3D-принтер российского производства. Фото: m24.ru

Как рассказал M24.ru генеральный директор компании 3DPrintus Константин Иванов, сегодня услугами 3D-печати в основном пользуются те, кому необходимо испытать собственную разработку, и те, кто ищет необычные сувениры или хочет изготовить вещь под индивидуальный запрос.

"Первая категория пользователей – это дизайнеры, предприниматели, изобретатели. Например, они только что сделали какое-то устройство, и им необходим для него корпус или какая-то деталь, – пояснил Иванов. – А вторая – это частные лица, которым нужно сделать что-то вроде подарков, сувениров".

Дома и конфеты

3D-принтеры все чаще используются не только для печати сувениров и предметов интерьера. Компании, специализирующиеся на трехмерной печати, а также специалисты в различных областях находят им самое разнообразное применение.

Напечатанная еда? Пожалуйста. Британцы создали 3D-принтер Choc Creator, при помощи которого можно печатать изделия из шоколада. А в начале этого года компания 3D System представила первый в мире 3D-принтер, печатающий сладости. ChefJet умеет из смеси воды и сахара создавать изделия любых форм и размеров. Правда, поставить такой у себя на кухне сможет не каждый – цена устройства составит порядка 5000 долларов. Так что пока по-прежнему конфеты проще покупать в соседнем магазине, чем печатать в домашних условиях.

Трехмерная печать проникается даже в такие области, как строительство. Например, в Голландии при помощи 3D-принтера строят дом. Здание появится на берегу одного из амстердамских каналов. Все элементы для него будут напечатаны на принтере KamerMaker, который на самом деле является большим печатающим павильоном. Когда блоки будут готовы, их соберут вместе и скрепят стальными тросами. Цель проекта – узнать, как технология трехмерной печати может применяться в архитектуре.

Макет будущего дома на набережной Амстердама. Фото: facebook.com/3DPRINTCANALHOUSE

Пока в Голландии думают, какой материал лучше использовать, и создают блоки для будущего дома в масштабе 1:20, профессор Берок Хошневис из Южной Калифорнии придумал 3D-принтер, который может напечатать дом площадью 250 квадратных метров всего за сутки. Устройство больше похоже на гигантского робота, который движется по рельсам и слой за слоем кладет бетонную смесь по заданной модели.

Предложенная Хошневисом технология, по его мнению, может быть использована при колонизации других планет, например Луны или Марса. 3D-принтеры, в отличие от строителей, способны работать в экстремальных условиях и без кислорода.

О будущем 3D-печати

Я думаю, что домашняя 3D-печать по-прежнему будет подталкивать людей к использованию этой технологии вообще и услугами промышленной печати в частности. Промышленная печать, мне кажется, будет выполнять две функции: останется отчасти за прототипированием, отчасти – за созданием финальных продуктов, но в лимитированных сериях. Например, дизайнер или изобретатель придумал какой-то новый предмет, и ему необходимо протестировать его на рынке. С помощью 3D-печати он может сделать лимитированную партию, выпустить на рынок, посмотреть, есть ли спрос, а потом уже обратиться к массовому производству. Не думаю, что люди будут использовать 3D-принтеры прямо в повседневной жизни, но для решения каких-то задач по персонализации предметов вполне возможно – например, изготовить подставку под что-то с персональными размерами, свойствами. Будет возможность сделать вещь под себя.
Константин Иванов
генеральный директор 3DPrintus


Кости, уши и почки

Находят применение 3D-принтерам и в науке. Прежде всего, в медицине. В 2011 году в Америке ученые создали похожий на костную ткань материал, из которого можно при помощи принтера изготавливать протезы костей. А весной 2013 года врачи провели уникальную операцию – пациенту с тяжелой травмой головы 75% черепа заменили на полимерный имплант, распечатанный на принтере.

Летом 2013 года команда ученых из Принстонского университета создала бионическое ухо, основа для которого была напечатана на 3D-принтере.

На принтере уже научились печатать ткани, кожу для пересадки и клетки сетчатки глаз. Но до производства полноценных органов дело пока не доходило. В конце прошлого года компания Organovo анонсировала, что в 2014 году она представит полученный при помощи 3D-принтера аналог человеческой печени.

В России собственный биопринтер планируют запустить этим летом. Цель, которую перед собой ставят отечественные специалисты, – напечатать человеческую почку. Если ученным это удастся, то в дальнейшем искусственным путем можно будет получить любой орган, кроме мозга.

Как печатают органы на принтере

Процесс делится на три этапа. Сперва создается компьютерный дизайн органа. Затем модель режется на отдельные тонкие сегменты и передается в виде инструкции роботу, который слой за слоем выстраивает трехмерную модель. После чего напечатанная тканевая конструкция переносится в биореактор, где орган "созревает". Единицей печати является сфероид – упругий сгусток из нескольких тысяч живых клеток. Создаются сфероиды очень просто: берутся 10 тысяч клеток, укладываются в специальную капельку, где клетки контактируют между собой, образуя плотную трехмерную ткань. Десять сфероидов подряд образуют сосиску – если разложить горизонтально, вертикально, под углом, то получится трехмерная тканево-инженерная конструкция. Эти тканевые сфероиды идентичны обычным органам по расположению клеток и их форме. Разница лишь только в том, что в этих конструкциях отсутствуют нервы и сосуды, которые есть в обычном органе. Мы как раз занимаемся решением проблемы воссоздания сосудистого дерева. Клетки для создания сфероидов можно взять из жира, зуба, костного мозга или же у эмбриона. Легче всего взять из жировой ткани. А если мы не можем взять достаточное количество клеток, то их можно размножить.
Владимир Миронов
научный руководитель лаборатории 3D Bioprinting Solutions


Марьяна Пискарева

закрыть
Обратная связь
Форма обратной связи
Прикрепить файл

Отправить

Яндекс.Метрика

Следите за новостями:

Больше не показывать