Представете си бъдеще, в което всяко устройство, включено към компютъра ви, може да принтира всякакви обекти. Бъдеще, в което пазаруването през интернет няма да изисква неколкоседмично чакане, за да получим стоката, а тя директно ще може да се материализира през компютъра ни. Бъдеще, в което ще можем да превръщаме виртуални обекти в твърда реалност. Това може да ви звучи като нещо, извадено от сериала Star Trek. И да, телепортиращите устройства може би завинаги ще останат една красива мечта. Но 3D принтерите вече са факт. Те са новото бъдеще на дигиталното производство на продукти. Вероятно съвсем скоро те ще направят за производството това, което интернет вече направи за създаването, преработката и съхранението на информация. С масовото им навлизане във всевъзможни производствени сектори и дори в домовете на крайните потребители 3D принтерите вече се утвърдиха като необходимия продукт на днешното бъдеще.
3D принтирането е добавъчна технология, построяваща обекти чрез наслагването на множество тънки слоеве. Първият комерсиален 3D принтер е създаден от Чарлс Хъл през 1984 г. и е използвал техника, наречена стереолитография. Този тип принтери, наречени SLAs или стереолитографски апарати, позиционират перфорирана платформа точно под повърхността на резервоар с течен фотополимер. UV лазерен лъч минава по повърхността, „изписвайки“ желаната първична форма, втвърдявайки тънък слой от фотополимера. След това перфорираната платформа се смъква леко надолу и процедурата се повтаря слой след слой, докато предметът не бъде завършен. Той се изважда от резервоара, изсушава се и обработва. До ден днешен стереолитографските принтери остават едни от най-точните устройства от своя тип, с минимална дебелина на слоя от само 0,06 мм. Те идват в няколко различни вариации, като за по-бързо производство на предметите могат да се използва DLP прожектори за едновременно втвърдяване на цели секции от обекта, или т.нар. „полиджет матрица“, залагаща на високоскоростно подаване на течен полимер от мултидюзна принтираща глава пред мощна UV лампа.
Другият тип хардуер за 3D принтиране не залага на втвърдяването на фотополимер, а на „наливането“ на материал. Полутечна консистенция, в повечето случаи топла термопластмаса, бива привеждана във форма чрез компютърно контролирана принтираща глава. Този процес е изобретен от Скот Кръмп през 1988 г. С годините той бива допълнително разработен, като вместо термопластмаса вече се принтират предмети и от биоматериали, метали и т.н. Технологията позволява принтирането на предмети от всякакъв материал,
развинтвайки въображението на хиляди хора по света
стартирали проекти за принтиране на всичко – от кухненска посуда, през сгради и мостове, до функционални човешки органи.
Трета категория 3D принтери създават предмета чрез селективно слепване на слоеве, създадени от прахообразен материал. Има два метода от този тип. При първия се използва лепило или слепващ материал, подаван от принтираща глава, за слепването на прахообразните слоеве. Най-често в този случай се използва гипсов прах, като повърхността на предмета трябва да се шлифова, ако се изисква да е гладък. Някои принтери от този тип, като ZPrinter 850 от 3D Systems, разполагат с принтиращи глави с пет дюзи, позволяващи създаването на напълно оцветени 3D предмети. Другият тип подобни принтери залагат на пластмасови пудри, пясък или дори метали, като слепващият материал се пръска върху събраният в определена форма прах. Най-често предметите, изработени чрез този тип принтери, се използват за пясъчни 3D шаблони, в които се налива течен метал.
Когато металът се охлади, пясъчната обвивка се чупи
Алтернатива на слепването на прахообразния материал е затоплянето му до получаване на твърд предмет. Утвърдена 3D принтираща технология от този тип е т.нар. селективно лазерно спичане (SLS). При нея за създаването на предмети се използва полагането на фин слой пудра и обработването му с лазер, за да се слепят гранулите. Към момента SLS 3D принтерите работят безпроблемно с множество видове прахообразни материали. Между тях са например восък, полистирол, найлон, стъкло, порцелан, неръждаема стомана, титаний, алуминий и много други. Щом принтирането приключи, целият ненужен материал може да бъде рециклиран.
Когато SLS технологията е използва директно за създаването на метални предмети, процесът се нарича DMLS. Създадените по този начин метални предмети са с твърдост от 99% и могат да бъдат използвани вместо традиционни метални части.
Бъдещето им принадлежи
Във време, в което новините, книгите, музиката, видеото и дори обществата ни са обект на дигитална дематериализация, използването на 3D принтирането ни припомня, че човешките същества имат физическа и психологическа нужда да са поне с един крак в реалния свят. 3D принтирането има наистина светло бъдеще, както при принтиране на прототипи, но и при създаването на всякакъв вид пластмасови и метални обекти. За създаването на предмети, използвани в медицината, изкуствата, и дори в Космоса. Домашните принтери стават все по масово закупувани. Продължават иновациите в техниката по отношение на цветно принтиране и утилизиране на различни материали. Като устройство, което ще осигурява солиден мост между киберпространството и физическия свят, и като важна част от Втората дигитална революция 3D принтирането вероятно ще играе огромна роля в бъдещето на всички нас.
„Боинг“ и „Форд“ вече го ползват
3D принтирането се наложи в световен мащаб преди няколко години. Големите компании като Coca-Cola, Toyota, Ford и Nike залагат на иновативната технология при създаването на прототипи, продукти и различни маркетинг активности. Причината? 3D принтирането помага за оптимизиране процеса на работа и намаляване на разходите. Едни от първите „фенове“ на технологията са организациите от самолетостроенето. „Боинг“ например са произвели повече от 20 000 3D принтирани части за 10 различни вида военни и пътнически самолета.
През 2015 г. автомобилостроителния гигант Ford разкри, че покритията на повечето части на последния модел Ford Mustang са направени чрез 3D принтиране. Според официалния сайт на компанията, конвенционалното производство на тези части струва около 500 000 долара и продължава около 4 месеца. Чрез 3D принтирането същият процес е на стойност от едва $3000 и отнема 4 дни.
Coca-Cola, използва технологията за нов тип иновативен маркетинг. За представянето на малката бутилка на напиткaта в Израел от компанията са предоставили на клиентите си мобилна апликация, в която да направят свои дигитални версии на опаковката. Победителите след това получават възможността да посетят производствената база и да превърнат своите мини версии в мащабиран модел с помощта на 3D принтер.
Друго интересно постижение в сферата на 3D принтирането е на компанията Klock Werks Kustom Cycles, която създаде първия по рода си мотоциклет с 3D принтирани части. Оптичните компании Make Eyewear и Protos Eyewear пък създават изцяло 3D принтирани слънчеви очила. Редица модни компании пък не крият експериментите си с принтиране на обувки или бижута.
Може сами да си направите домашен уред
Имаме и добра новина за самотните изобретатели, които искат да започнат да 3D принтират сами. С всяка година се увеличават обучителните курсови и инициативи, както и гамата от продукти, наръчници и удобни за домашна употреба машини. Имайте в предвид обаче следното: повечето съвременни 3D принтери не са използвани за създаването на потребителски продукти. Вместо това, техните сили са основно впрегнати в конструкцията на продуктови прототипи, шаблони и части, използвани в продукцията на потребителски продукти. Принтирането на 3D обекти позволява инженерите да проверяват пасването на различни части в крайния продукт, например при автомобилостроенето или производството на смартфони. Архитектите още по-добре представят идеите си с евтини макети. Медиците и археолозите пък тренират с 3D копия на кости, принтирани по данните взети от 3D сканиране. Има ли смисъл изобщо да навлизам в подробности около множеството други образователни приложения?
В момента продуктите, използващи 3D принтиране по време на създаването на дизайна им или създаването на отделни елементи от тях, продължават да растат на брой. Към момента технологията е утилизирана в производството на автомобили, маратонки, бижута, играчка, кафе машини, пластмасови бутилки, опаковки и контейнери. Сега можете дори да си поръчате по интернет 3D принтиран тъжен Киану Рийвс. Технологията се прилага доста успешно и в денталната медицина при изработването на зъбни протези, коронки, мостове и дори шини. 3D принтери са широко използвани и от редица производители на слухови апаратчета за създаването на материалите и обвивката на финалните им продукти. Някои художници използва DDM 3D принтери за създаването на наистина впечатляващи шедьоври на изкуството. Скулпторката Батшеба Гросман например вече залага изцяло на 3D принтиране за творбите си. В бъдеще музеите пък биха използвали технологията за принтиране на изложби от дигиталните им колекции. Нещо, върху което известният музей „Смитсониън“ вече превръща в реалност. Или пък можем да възстановим художествени творби, чийто оригинали са изгубени или твърде деликатни за излагане.
Няма значение дали 3D принтерите ще се превърнат в масово разпространена домашна техника. Те са достатъчно обещаваща технология за редица бизнес и производствени процеси. Но си представете следното. Чупи се някой от домашните ви уреди. Влизате в интернет на страницата на производителя. Кликвате върху резервната част, която ви е нужна, и директно я принтирате у дома. Не чакате седмици за ремонт, не плащате скъпо за резервни части. Мислите, че това е невъзможно? NASA вече тестваха 3D принтер в Международната космическа станция по този начин и обявиха, че се нуждаят от 3D принтер с наистина висока резолюция за принтирането на части за космически апарати, който да се използва по време на космически мисии.
Българска фирма с шоурум и работилница
Фирма Би Ту Ен (B2N) е българският партньор на част от най-иновативните световни фирми в сферата на 3D индустрията. Предлагат широка гама от 3D принтери, скенери, консумативи и софтуер, работещи с различни технологии и възможност за интегриране на системи в съществуващите линии за производство. Би Ту Ен предлага и цялостни услуги в сферата на 3D моделиране, 3D сканиране, 3D принтиране, прототипиране и консултации. Фирмата разполага с два шоурума в София и Пловдив и има сериозната задача и мисията да разпространи качествени 3D технологии, които на запад помитат с резултатите си всички традиционно познати корпорации и технологии.
Мисията на B2N е доста всеобхватна. От самото начало компанията осъзнава, че единствено продажбата на технологии няма да доведе до качествено изпълнение на целта – да разпространят 3D принтирането сред широк кръг хора. Затова създават и работилницата 3D Happiness, която обучава обществото как да ползва тази технология и от друга страна създава конкурси и изложби, в които ангажира водещи български дизайнери, да експериментират с 3D принтирането. Всъщност офисът им е едновременно и шоурум и работилница, единственият засега с толкова много технологии на едно място.
Един от лидерите на 3D пазара, които представлява компанията B2N е холандският иноватор в индустрията – Ultimaker, насочен към иноватори, инженери и артисти, които искат да експериментират. Препоръчван е и за малки бизнеси, които се нуждаят от един принтер, който да може да се настройва според техните нужди. Дизайна на принтера е опростен, което улеснява работа с него и не заема много място. Стъкленият плот улеснява почистването на машината и LCD екрана показва различните опции и дава повече възможност за контрол. Специалистите в областта сочат скоростта на Ultimaker е едно от най-големите предимства. Над 13 000 потребителя, регистрирани в мрежата на 3D Hubs споделят, че това е най-надеждният и точен настолен 3D принтер.
В началото на тази година Ultimaker лансираха два нови продукта на Cosumer Electronic Show 2016 (CES). Това са Ultimaker 2 и Ultimaker 2 Extended , които са базирани на популярните вече принтери от семейството на Ultimaker 2.
Джос Бъргер, изпълнителен директор на компанията, споделя: „Двата нови модела са резултат на безброй сътрудничества и мнения, събирани от опита на всички, които ползват нашите продукти. Двата принтера са оборудвани с решаващи подобрения следствие на коментарите на потребителите и това, което те търсят в един 3D принтер.“
През 2015 Ultimaker принтерите са припознати като важен елемент от образователната система в няколко големи университета в САЩ. А в момента, в сътрудничество с Университета в Илиноис се разработва отворен онлайн курс (MOOC) за 3D принтиране, който се очаква да бъде лансиран през Coursera до края на 2016 г. Визията на Ultimaker е да се позиционира като най-добрият 3D настолен принтер в САЩ.
Ultimaker успешно навлиза в авиационната, автомобилната, здравната, енергийната и образователната индустрии, особено в сфери като инженерство, дизайн и производство. Ultimaker се стреми да предлага машини, които правят новите технологии и специално 3D принтирането достъпно и усвоимо от всички.
