Напечатанная велосипедная шина от BigRep
В этом материале мы постарались собрать самые яркие новости 3D-печати в 2018 году: странные техники, необычные объекты и удивительные случаи использования технологии. И пусть год еще не завершился, но новостей он уже принес немало. Если мы забыли что-то важное — напишите свои дополнения в комментариях.
1. Новые девайсы и техники печати
Иногда кажется, что инженеры пытаются запихнуть в 3D-принтер все подряд — как чудаковатый изобретатель резины Чарльз Гудьир, добавлявший в каучук соль, перец, масло и даже суп. Что-то из этих технологий в будущем, несомненно, «выстрелит» и станет частью инноваций.
Ученые из лаборатории Беркли разработали способ объемной печати с помощью воды, которую помещают в силиконовое масло. Водные тяжи диаметром от 10 мкм до 1 мм образуют в масляной среде различные структуры благодаря принтеру с тонкой иглой. А чтобы форма была стабильной, жидкость покрывают особым мыльным веществом. Ученым уже удалось добиться, чтобы напечатанные объекты сохранялись в течение нескольких месяцев. Технология «водной печати» в будущем может использоваться в химическом синтезе и создании материалов для жидкостной электроники (в гибких устройствах).
Компания ACEO, дочерний проект химической компании Wacker, с 2016 года исследует возможности печати с помощью силикона. Это биосовместимый материал, безопасный для пищевых продуктов и обладающий высокой эластичностью, и сфера его применения широка. В 2018 году компания освоила технологию печати из 100% фторсиликона: до этого при создании изделий использовались наполнители и катализаторы. Новинку уже продемонстрировали на отраслевой выставке в Лионе (Франция).
Команда инженеров и медицинских исследователей из Университета Миннесоты разработала 3D-печатные импланты для пациентов, страдающих от повреждения спинного мозга. Полный разрыв спинного мозга сопровождается утратой двигательных и чувствительных функций ниже места травмы. Созданный имплант состоит из силиконовой основы, которая выполняет роль несущей конструкции, и стволовых клеток, обеспечивающих связь участков поврежденного мозга. Чтобы нанести клетки на основу, пришлось разработать специализированный 3D-принтер. Разработка поможет пациентам частично вернуть утраченные функции, например, контроль за мочевым пузырем и непроизвольными движениями ног.
Одна из проблем современных аддитивных технологий — в ограничении области печати. Для того, чтобы напечатать дом, фактически нужен принтер размером с полтора дома. Проблема решается по-разному; чаще всего объекты печатают по частям, а потом собирают. Но китайская компания DediBot предложила свое решение: принтер-дрон, который может работать на любой площади. Устройство, которое назвали «Летающий слон», оснащено экструдером для 3D-печати и шестью роторами, а строительная смесь подается через трубку. Разработчики утверждают, что точность печати очень высокая: до 0,1 мм. Но существенным ограничением для печатных дронов остается емкость аккумулятора, которой хватает на несколько часов.
2. Еще больше 3D-печатных зданий
2018 год подарил миру несколько архитектурных объектов, созданных при помощи 3D-печати. Некоторые из них гордятся званием «самый»; в других строители впервые использовали новые формы и решения.
В Нэшвилле (США) появился самый крупный в мире павильон, созданный с помощью трехмерной печати. Компания Branch Technology и ее партнер, инженерная фирма Core Studio, возвела его из сорока 3D-печатных деталей. Для конструкции использовали технологию C-Fab: печать осуществляет роборука с рабочей областью до 248 м². Сооружение весит около 1450 кг, достигает 6 метров в высоту и около 13 метров в ширину. Печатная основа сделана их углепластика и окрашена металлизированной краской. Впервые павильон продемонстрировали на симпозиуме «International Association for Shell and Spatial Structures»; сейчас он находится на территории бизнес-комплекса OneC1TY, в пространстве «yard».
Павильон Branch Technology
Другой впечатляющий павильон появился в Милане, его возвела лаборатория архитектурного факультета Миланского технического университета (ACTLAB) при сотрудничестве с фермой 3D-печати WASP. Чтобы сделать павильон максимально легким и прочным, проектировщики вдохновлялись структурой трабекулярных, или губчатых, участков кости: в человеческом организме это концы длинных костей, например, лучезапястных и берцовых. Рассматривая анатомический атлас, кажется, что трабекулы (пластины, формирующие губчатую структуру) расположены бессистемно, но это не совсем так. Они идут по линии нагрузки, чтобы обеспечить максимальную прочность. Этим принципам следовали и инженеры ACTLAB. Для сборки павильона понадобилось четыре принтера, которые напечатали 352 детали; печать заняла 181 день. В качестве материала использовали биополимер.
Павильон в Милане
В Китае распечатали не один павильон, а целую группу объектов: проект «Облачная деревня» представляет новую идею в организации китайской сельской местности. Это комплекс из нескольких помещений открытого и полуоткрытого типа, объединенных под одной крышей. По словам архитектора Филипа Ф. Юана, объект символически отражает устройство традиционной сельской общины в Китае, где стерта граница личного и общественного. А переработанный пластик, из которого он сделан, напоминает об экологических проблемах. Сооружение демонстрировалось на Венецианской биеннале: его напечатали по частям на фабрике 3D-печати в Шанхае, после чего 50 деталей переправили в Венецию и собрали в единую конструкцию.
«Облачная деревня» на Венецианской биеннале
3. Прецеденты и курьёзы
В США завершился судебный процесс, за которым наблюдали тысячи людей: конструктор-любитель Коди Уилсон выиграл дело против Госдепартамента. Еще в 2013 году Уилсон выложил чертежи для распечатки однозарядного пистолета «The Liberator» («Освободитель»), но правоохранители потребовали удалить их и ограничить распространение в сети: власти были обеспокоены тем, что пластиковое оружие не обнаруживается металлодетекторами в аэропортах. Коди Уилсон подал в суд, сделав упор на то, что решение противоречит конституционному праву на свободное распространение информации. В июле суд признал правоту истца и снял запрет, но некоторые ресурсы (например, Facebook) продолжают банить чертежи «The Liberator» по собственной инициативе.
Коди Уилсон с пистолетом Liberator
В Китае (округ Иньчуань) запустили крупнейшую в мире фабрику 3D-печати. Расчетная мощность — несколько тысяч тонн продукции в год. Предприятием владеет компания Kocel Group Limited. Аддитивные технологии остаются дороже, чем традиционные (литье, экструзия, штамповка), но для производства уникальных или мелкосерийных деталей они выгоднее, ведь здесь не нужно изготавливать дорогостоящие штампы и формы.
В Австралии начал свою работу крупнейший в мире 3D-принтер, разработанный компанией Titomic. Размер его печатающей области 900 × 300 × 1500 см. Принтер работает в инновационной для 3D-печати технологии «холодного спрея»: картридж заполняется металлическим порошком, который потоком раскаленных газов выбрасывается на основу и формирует нужное изделие.
Немецкая компания BigRep также представила публике крупноформатный принтер: BigRep ONE. Для демонстрации его работы выпустили концепт — безводушные велосипедные шины со структурой, напоминающей соты, из термопластичного полиуретана. Они отлично справляются с амортизацией и не боятся проколов.
В Лондоне с помощью 3D-печати спасли наследие Юнеско: завершается реставрация Большой пагоды в ботаническом саду Kew Gardens. Это первое в Европе сооружение в китайском стиле, построенное еще в XVIII веке при королеве Августе. В ходе восстановительных работ на крыши ярусов нужно было вернуть 72 фигуры драконов, которые пропали оттуда 230 лет назад. По легенде, король Георг VI продал драгоценные статуи, чтобы покрыть карточные долги. Но историки полагают, что драконы были деревянными и попросту сгнили. Прототип украшения вырезали из дерева, потом отсканировали в 3D. Уже в цифровой версии добавили детали, после чего напечатали всех драконов в нужном размере из легкого и прочного полимера. Как отметили реставраторы, новые драконы легче оригинальных, поэтому давление на древнюю пагоду гораздо меньше.
В Китае ученые создали ухо для ребенка с врожденной деформацией одной из ушных раковин, отсканировав здоровую. По этой модели с помощью принтера был создан биоразлагаемый каркас, на котором потом «в пробирке» вырастили ушную раковину из хрящевых клеток. Ее успешно пересадили маленькому пациенту.
В США также успешно провели операцию по восстановлению недостающей части тела, но не человеку, а животному. Аллигатор Мистер Стаббс, которого спасли от контрабандистов и передали в парк Phoenix Herpetological Society, потерял хвост при невыясненных обстоятельствах. Для крокодилов хвост очень важен, он помогает быстро плыть и менять направление. Поэтому кураторы парка совместно с компанией Stax3D напечатали на принтере форму и отлили из силикона несколько хвостов для Мистера Стаббса. По их словам, благодаря протезу тот стал гораздо активнее, а его общее состояние заметно улучшилось.
Мистер Стаббс с новым хвостом
Всех, кому интересны новости 3D-печати, Smile-Expo приглашает 12-13 октября на 3D Print Expo (Москва, «Сокольники»). Мы изменили формат события, сделав упор на практическую часть. Конференции в этот раз не будет, но мы максимально расширим выставку и добавим в нее бесплатный лекторий для всех посетителей. Также мы организуем зону мастер-классов, где можно будет попрактиковаться в моделировании, печати и рисовании 3D-ручками.