Современные информационные технологии/1. Компьютерная инженерия

Студентка Шемшур А.А., доц. каф. КСЗИ Мелешко Е.А.

Национальный авиационный университет, Украина

3D принтеры как 3-я промышленная революция

Начавшись в XVIII веке революция во главе с техническими инновациями радикально начала менять жизнь человечества. На протяжении всего лишь 3-4 поколений людям удалось перейти от аграрного общества к индустриальному. Фабрики мануфактуры вместо ремесленников, типографии заменяют переписчиков, а конвейер, где люди делали одно и тоже день за днем, сначала победил все другие способы производства, а позже вообще отказался от людей в пользу роботов — бесчувственных неутомимых машин. Машины не только захватывают производство, но и приходят в каждый дом, экономя человеку время и силы.

Сегодня мы вполне нормально относимся к миксеру на кухне, стиральной машине в ванной, а уже завтра таким же обычным для нас станет использование 3D принтеров, которые позволяют копировать 3-мерные материальные объекты.

Каких-то 5-10 лет назад 3D принтеры были устройствами из будущего. Сейчас же 3D печать находит применение во многих сферах деятельности человека, таких как медицина, машиностроения, нанотехнологии, инженерия, архитектура и это далеко не полный список.

Первые разработки 3D печати велись еще в далекие 90-тые годы, а первый работающий прототип появился в Массачусетском технологическом институте спустя 5 лет в 1995 году. Это устройство было достаточно неуклюжим и мало функциональным в сравнении с современными домашними принтерами, которые не так давно начали завоевывать рынок. Подобные устройства оказались достаточно востребованы во многих отраслях: производство, рекламные агентства, дизайнерские бюро, различные исследовательские институты. Ведь 3D принтер может создавать почти все, начиная с детских игрушечных машинок, и заканчивая реальными вполне функциональными автомобилями.

Точность принтеров позволяет печатать настолько мелкие и утонченные вещи, как ювелирные изделия и зубные протезы, лишь бы было с чего. Например, АБС-пластик — высокопрочный и износоустойчивый материал, нашел свое применение в машиностроении, производстве бытовой технике и мебели, его используют для создания деталей медицинского оборудования и изделия сантехники, что и делает АБС-пластик удобным расходным материалом в 3D печати. Также он имеет доступную цену и разнообразие цветов и видов, а себестоимость напечатанных из него предметов очень низка. Но АБС-пластик не единственный материал для объемной 3D печати, также используют металлическая стружка, бетон, гидрогель, бумага, гипс, деревянное волокно, нейлон, акрил, глиняные смеси, лед, шоколад и многое другое.

Еще одним немаловажным свойством 3D принтера является высокая отказоустойчивость и не прихотливость в обслуживании — все это обусловлено достаточно просто конструкцией: корпус, печатающая головка и материнская плата. Тем более, что некоторые детали он может напечатать для себя сам!

Процесс печати достаточно прост: АБС-пластик пропускается через печатающую головку, нагревается до 260-270° С, расплавляется и послойно наносится на платформу слой за слоем в соответствии с 3D моделью. Ее мы загружаем перед печатью в софт принтера, который сам рассчитает количество слоев, вес, объем модели и время выполнения работы. Модели для 3D принтеров можно найти в интернете или заказать на сайтах, которые уже за определенную плату создадут модель на любой вкус и цвет. Так же модель можно создать самостоятельно, но для этого потребуются навыки работы в соответствующем софте: AutoCAD, Polygon 3D, MakerWare и другие — программы для создания 3D моделей и управления работой принтера.

Внедрение 3D-принтеров с каждым годом набирает обороты и находят самые невероятные воплощения. На сегодняшний день технологии 3D печати достигли впечатляющих высот, например, медицина во всю их применяет: 2012 году были напечатаны живые ткани человека, части сосудов, протезов, а уже в ближайшем будущем ученые пророчат еще более впечатляющие достижения. И уже не за горами печать целых органов под заказ.

Широкое применение технологии 3D печати нашли в машиностроении, совсем недавно был поставлен рекорд скорости развитой на автомобиле, напечатанном на 3D принтере. Скорость составила 140 км/час. Правительство США планирует потратить 60 миллионов долларов на создание 3D принтера, который позволит печатать части для нового американского истребителя F-35. 3D печать также затронула и оружейную промышленность. Были проведены испытания автомата, детали которого были напечатаны на 3D принтере.

Космонавтика только недавно рассмотрела преимущества 3D-принтеров. NASA тестирует 3D принтер, который будет печатать инструменты, запчасти и все, что может понадобится астронавтам в длительном полете на Марс. А в 2020 году предполагается, что паукообразные роботы-3D-принтеры смогут прямо на орбите создавать отдельные сегменты будущих космических станций и собирать их в единое целое.

В общем список применения 3D печати постоянно увеличивается. И в будущем 3D принтер обязательно станет незаменимой вещью в жизни каждого человека. Дальнейшее развитие 3D печати в будущем даст возможность печатать вещи на молекулярном или даже атомном уровне. Такие технологии дадут человечеству практически неограниченные возможности по созданию чего либо. Таким способом можно будет создавать из атомов почти все.

Определенно технологии 3D печати в будущем будет играть важнейшую роль в нашей жизни, несомненно, помогут решить многие проблемы человечества и воплотить практически любые мечты в реальность.