3D печать всё прочнее входит в нашу жизнь, превращаясь из узконаправленной и дорогой услуги в незаменимого помощника для профессионалов различных сфер деятельности. Доступность 3D печати позволяет проводить смелые эксперименты в архитектуре, строительстве, мелкосерийном производстве, медицине, образовании, ювелирном деле, полиграфии, изготовлении рекламной и сувенирной продукции. Рассмотрим несколько из сфер:
Архитектура
3D печать находит широкое применение в изготовлении архитектурных макетов зданий, сооружений, целых микрорайонов, коттеджных посёлков со всей инфраструктурой: дорогами, деревьями, уличным освещением. Для печати трёхмерных архитектурных макетов используют дешёвый гипсовый композит, который обеспечивает низкую себестоимость готовых моделей.
На сегодняшний день для 3D печати доступно 390 тысяч оттенков палитры CMYK, что позволяет воплотить в жизнь любую цветовую фантазию архитектора.
Для трёхмерной печати архитектурных моделей и прототипов чаще всего используются цветные 3D ZPrinter модели 250, 450, 650, 850 и чёрно-белые 3D ZPrinter модели 150 и 350.
Макет здания, созданный с использованием трёхмерной печати
Строительство
Инженеры из университета Южной Калифорнии создали систему 3D печати для работы с крупногабаритными объектами. Система работает по принципу строительного крана, который возводит стены из слоёв бетона. Такой 3D принтер может возвести двухэтажный дом всего лишь за 20 часов. Рабочим останется только установить окна, двери и провести внутреннюю отделку помещения. Вполне возможно, что через несколько десятков лет вырастут целые посёлки с великолепными комфортными домами, построенными по технологии 3D печати.
3D принтер строит дом
Медицина
Использование 3D принтеров в медицине позволяет спасти человеческие жизни. Такие принтеры могут воссоздать точную копию человеческого скелета для отработки приёмов, гарантирующих проведение успешной операции. Всё чаще 3D принтеры используют в протезировании и стоматологии, так как трёхмерная печать позволяет получить протезы и коронки значительно быстрее классической технологии производства.
Медицинские трёхмерные модели могут быть изготовлены из целого ряда материалов, включая живые органические клетки. Выбор того или иного материала для медицинского прототипирования зависит от целей и задач, стоящих перед медиками, и проблем, связанных со здоровьем пациента.
Совсем недавно сила и мощь 3D печати была продемонстрирована на примере обыкновенного орла, который по вине браконьеров лишился клюва. 3D печать позволила изготовить точную копию орлиного клюва.
Орлиный клюв, напечатанный 3D принтером
Не останавливаясь на достигнутом, медики научились печатать «заплатки» для повреждённой человеческой кожи. В качестве материалов для печати используется специальный гель из клеток донора. По словам учёных, для печати кожи может быть использован даже самый обычный офисный принтер, немного модернизированный под поставленную задачу. В 2011 году учёные сумели воспроизвести живую человеческую почку. Для этого 3D принтеру потребовалось всего лишь 3 часа.
3D принтер печатает живую почку
Рынок 3 D- принтеров
На рынке 3D-принтеров наблюдается заметный подъём, связанный с продолжающимся удешевлением этих устройств, а также повышением их производительности. Об этом в своём исследовании сообщили аналитики Canalys.
По их оценкам, в 2014 году объём рынка трёхмерной печати (включая продажи оборудования, материалов и различных услуг в этой области) достиг $3,3 млрд, что на 34 % больше, чем годом ранее. Поставки 3D-принтеров возросли на 68 % до 133 тыс. штук.
По словам аналитика Canalys Джо Кемптона (Joe Kempton), спрос на объёмную печать сильно вырос в 2014 году, особенно в потребительском секторе в четвёртом квартале. Высокую динамику продаж устройств, служащих для послойного создания физического объекта по цифровой 3D-модели, эксперт объясняет падением цен на эту продукцию, появлением новых технологий и повышением скорости печати.
В октябре–декабре 2014 года по всему миру было выпущено 41 тыс. 3D-принтеров (+24 % к третьему кварталу), а объём всего рынка 3D-печати впервые за квартал превысил $1 млрд. Львиная доля продаж (42 %) пришлась на Южную и Северную Америку (преимущественно США). Также крупными рынками сбыта являются страны Европы, Ближнего Востока и Африки (31 %) и Азиатско-Тихоокеанский регион (27 %).
Примерно три четверти 3D-принтеров, выпущенных в прошлом квартале, стоили менее $10 тыс, что говорит о тенденции удешевления этого оборудования. С технологической точки зрения недорогие потребительские и полупрофессиональные аппараты сделали ощутимый скачок, отметил Кемптон.
Заключение
На сегодняшний день при помощи 3D принтеров уже создаются определенные органы. Можно ли напечатать на данном агрегате руку, ногу или внутренние органы? Многие скажут, что это из разряда ненаучной фантастики. На самом же деле 3D принтеры уже во всю применяются в медицине.
Специалисты по лазерному синтезу уже сегодня, используя возможности таких принтеров, в течение часа могут вырастить, например, середину грудной клетки, которая будет использована для плановой операции. В будущем планируется изготавливать непосредственно сами органы.
На данный момент уже разработаны такие технологии, позволяющие «напечатать» матриксы, которые будут вживляться в клетки и нарастать. То есть при помощи искусственного матрикса можно заставить организм «вырастить» необходимую кость.
На сегодняшний день клиники практически по всей стране используют эти технологии, чтобы создавать прототипы для проведения плановых операций.
Уже сейчас существуют технологии, которые позволяют с использованием клеток человека «напечатать» кровеносный сосуд. Мы можем также создать новое ухо, используя силикон. Конечно, оно ничего не слышит, но в Корнельском университете в США знают, как сделать его полноценной частью тела. А вот изготовить печень или почки гораздо сложнее.
Основой всех наших органов являются клетки, которые называются фибробластами. Именно они выделяют внеклеточное вещество, которое составляет от 60 до 90% массы любого органа нашего тела. Теоретически, из внеклеточного вещества, выделенного фибробластами, можно создать каркас для любого органа: от ушной раковины до сердца. Если такой каркас заселить собственными клетками человека и заставить их работать, то получится готовый к пересадке орган, не вызывающий иммунного отторжения. Так что в будущем органы могут стать расходным материалом.
На сегодняшний день возможно воссоздание тех частей тела, где нервные узлы достаточно слабые. Например, это может быть вживление отдельных пальцев и т.д. Но при работе с более серьезным нервным участком могут возникнуть сложности.
Что произойдет с нашим обществом, если весь мир заполонят 3D принтеры. Для большинства производителей это станет «концом света». Но есть люди, которые с нетерпением ждут этого момента.
Многие считают, что такое копирование ведет к прогрессу. А когда человечество додумается до изобретения такого 3D принтера, который сможет полностью воссоздавать все необходимые предметы (телефон, автомобиль, продукты питания и т.д.), наступит коммунизм. Что в этом плохого? Наверное, ничего. Ведь каждый сможет удовлетворить свои потребности довольно простым способом. Уже сегодня с помощью 3D принтера gen x можно легко сделать модель любой сложности и даже сам 3D принтер.
1. Дж. Ли, Б. Уэр. Трёхмерная графика и анимация. — 2-е изд. — М.: Вильямс, 2002. — 640 с.
2. Д. Херн, М. П. Бейкер. Компьютерная графика и стандарт OpenGL. — 3-е изд. — М.: Вильямс, 2005. — 1168 с.
3. Э. Энджел. Интерактивная компьютерная графика. Вводный курс на базе OpenGL. — 2-е изд. — М.: Вильямс, 2001. — 592 с.
4. Г. Снук. 3D-ландшафты в реальном времени на C++ и DirectX 9. — 2-е изд. — М.: Кудиц-пресс, 2007. — 368 с.
5. В. П. Иванов, А. С. Батраков. Трёхмерная компьютерная графика / Под ред. Г. М. Полищука. — М.: Радио и связь, 1995. — 224 с