База знаний

Применение 3D-принтеров в сферах жизни
Эра 3D

Эра 3D

16 октября 2017

1951

Применение 3D-принтеров в сферах жизни

Мне нравится

2

Аддитивные технологии без преувеличения cчитают революционным прорывом в развитии науки. Используя их, удается создавать трехмерные модели на компьютере и максимально быстро получать готовые объекты, параметры которых в точности соответствуют заданным.

Преимущества 3Д-технологий очевидны:

  • сокращение сроков производства;
  • снижение себестоимости;
  • достижение максимальной точности параметров;
  • создание изделий со сложной геометрией;
  • расширение ассортимента материалов и так далее.

Мировой опыт использования 3D-принтеров демонстрирует ежегодный рост на 25―28%. Аддитивные технологии проникают во многие сферы.

Машиностроение, промышленность

Эти отрасли ресурсо- и трудоемкие, разработки требуют значительных средств. Созданию изделия предшествует проектирование модели. При использовании традиционных технологий (литье, механическая обработка) на это уходят недели, месяцы. С 3D-принтерами ту же работу можно проделать в разы (а порой и десятки раз) быстрее. При этом не приходится искать компромиссы с точностью параметров/качеством, а прочность готовой продукции на 20―30% превосходит аналогичную при традиционном производстве. Используя трехмерные принтеры, удается:

  • сократить время проведения конструкторских работ;
  • создать столько прототипов, сколько необходимо, минуя производственные ограничения;
  • выявить недочеты на этапе проектирования, до момента выпуска изделия;
  • ускорить принятие решений и старт серийного производства.

Возможности 3D-принтеров используются инженерами Porsche при анализе тока машинного масла в трансмиссии автомобилей. Эксперты компании Lockheed внедряют аддитивные технологии, создавая беспилотный самолет Polecat.

Строительство, архитектура

На 3Д-принтерах создают детализированные макеты отдельных зданий и целых кварталов с домами, инфраструктурой. Создана технология печати по принципу строительного крана, внедрив которую можно будет создать городской район или коттеджный поселок за несколько часов. Доступно около 400 оттенков, благодаря чему удается раскрасить здания, реализуя самые смелые задумки архитекторов.

В США ведутся активные исследования возможностей использования 3D-печати бетоном при развертывании военных баз. Уникальный принтер разработан Андреем Руденко. Он способен печатать цементными смесями, процесс коммерчески целесообразен. Компания BetAbram планирует реализацию принтеров, на которых можно печатать объекты до 16х9 м. Ведется научная работа по созданию 3D-принтеров, которые смогут работать с уже построенными элементами зданий. Эти конструкции будут служить рабочей опорой. В Китае создано устройство, печатающее 10 зданий за сутки. В качестве материалов используются смеси из строительных отходов и цемента.

Медицина

Аддитивные технологии в этой сфере имеют мощный потенциал. На 3D-принтерах можно создавать зубные протезы и коронки, копии скелетов/их частей (для обучения, подготовки к операциям). В 2011 году при помощи трехмерного принтера «создали» почку. На это ушло несколько часов. Факт того, что аддитивные технологии можно использовать для создания живых органов открывает новые горизонты в развитии медицины. Еще одно направление — проектирование медицинских инструментов под конкретные патологии, учитывая анатомические особенности пациентов. Эксперты уже умеют создавать пластиковые экзоскелеты для поддержки атрофированных мышц, «заплатки» для кожи из специального геля из донорских клеток.

Компания Fasotec (Япония) предлагает будущим родителям трехмерные модели плода, создаваемые при помощи магнитно-резонансной томографии и аддитивных технологий. Изначально задумка была в том, что позволить слепым людям «увидеть» снимок УЗИ. Она оказалась настолько успешной, что число желающих получить такой «макет» неуклонно росло, а у компании появились конкуренты.

Ученые разрабатывают способы восстановления поврежденных тканей. Для этого созданы «биоручки», способные «рисовать» живые клетки на травмированных участках кожи, что ускоряет процесс заживления. На 3D-принтере можно «готовить» лекарства, связывая препараты гелевым материалом. Как результат — таблетки, содержащие набор компонентов, необходимых конкретному пациенту.

Образование, культура

На трехмерных принтерах создают наглядные обучающие пособия. Оснащение ими образовательных учреждений позволит вывести процесс на качественно новый уровень. ВУЗы будут выпускать высококвалифицированных специалистов.

На 3Д-принтерах создают копии легендарных произведений искусства, скульптуры, любимых персонажей, героев игр. Достаточно сделать снимок и распечатать его. Кроме того, уже представлены трехмерные сканеры, которые избавят от фотографической работы. Это дает толчок для развития сувенирного дела, прототипирования музейных экспонатов.

Производство одежды, обуви

На трехмерных принтерах можно печатать одежду и обувь, упаковку, флаконы для духов. Удается наглядно изобразить дизайнерские чертежи, провести эксперименты с тканями, решить проблему прочности и эластичности изделий. Пока аддитивные технологии внедряются только в мире высокой моды. Себестоимость еще слишком высока для запуска массового производства. Это штучные изделия, увидеть которые можно на подиумах. Например, Росс Бербер представил дебютную коллекцию из пяти пар обуви, напечатанных на 3Д-принтере. «Печать» обуви возможна из полиуретана, резины и пластика. Дизайнеру Джошуа Харрису принадлежит разработка 3D-принтера, на котором можно не только создавать, но и утилизировать одежду.

Аддитивное производство в этой сфере имеет важное преимущество — возможность изготовления изделий точно под размер и контуры ноги (особенно актуально для спортсменов), фигуру.

Научная, инновационная деятельность

Любые идеи требуют тестирования и многократных испытаний до момента их выпуска «в свет». Исследования и проверки удобно проводить на трехмерных имитациях. Процесс создания отдельных элементов/механизмов на 3Д-принтере занимает минимум времени, что дает толчок развитию науки.

Другие сферы

Список направлений использования трехмерных принтеров постоянно расширяется. Совсем скоро будет легче перечислить те сферы, где аддитивные технологии еще не используются, чем обратные. Так, на принтерах создают упаковку и прочую рекламную продукцию. Преимущество в том, что заказчик может потрогать ее, ощутить фактуру. При этом макет изготавливается в считанные минуты.

При производстве драгоценностей прототипы создают на 3Д-принтерах, используя особый материал, напоминающий ювелирный воск.

Аддитивные технологии используют при создании объемных карт, на которых виден ландшафт местности, глубина залегания полезных пород.

Достижением в пищевой промышленности стало изобретение принтера, который методом шприцевой экструзии «печатает» еду (фаршем, тестом, сыром). Будущее в этом направлении — за термической обработкой.

Трехмерным технологиям нашлось место в авиационной и космической промышленности. Для масштабного разворачивания аддитивного производства требуется дорогостоящее оборудование, но уже сейчас ведется активная деятельность: Boeing и Lockheed Martin тестируют технологии лазерного спекания/плавки при производстве вентиляционных систем, деталей реактивных двигателей; в Китае на 3D-установках изготавливают детали весом до 300 тонн; NASA испытывает титановые форсунки ракетных двигателей.

Аддитивные технологии могут внести огромный вклад в решение экологических проблем. Так, компании Reef Arabia и Sustainable Oceans International внедряют их при реализации программы восстановления экосистемы Персидского залива. На 3D-принтерах с использованием материала, напоминающего по структуре песчаник, распечатаны объекты в форме коралловых рифов. Их размещают на дне океана у берегов Бахрейна.

Трехмерные принтеры помогают в кастомизации уже готовых изделий. На них печатают узоры, дополнительные механизмы и так далее.