3D- печать: на пороге новой промышленной революции

3D- печать наряду с альтернативной энергетикой, интернетом и биотехнологиями — это неотъемлемая часть картины будущего, которую представляют нам СМИ. Через несколько лет 3D- печать станет важной частью нашей жизни и, как говорится, войдет в каждый дом.

Что это такое и какие изменения приносит эта технология? Широкая публика вводится в некоторое заблуждение термином «3D- принтер». Поскольку все знакомы с обычными принтерами, то эти представления переносятся и на 3D- принтеры, то есть, часто можно встретить мнение о том, что это такая штука, которая «печатает вещи». Сразу представляется жужжащая коробочка, из которой появляются ботинки, тарелки, носки...На самом деле, под словом «3D- принтер» понимаются разные устройства, разных размеров и разной конструкции. Всех их объединяет способность создавать предметы методом послойного нанесения вещества по моделям, созданным в 3D- редакторе. Любое устройство, удовлетворяющее этим критериям, будет 3D- принтером.

Буквально за последние 3-5 лет эта технология сделала стремительный рывок. Уже создан принтер CounterCrafting, который может напечатать двухэтажный дом (90% дома, без внутренней отделки) за 20 часов, этот принтер напоминает башенный кран.

NASA уже испытали деталь для двигателя J-2X ракеты SLS, изготовленную с помощью технологии селективной лазерной плавки и собирается в будущем «печатать» двигатели целиком.

Принтеры будут использоваться и в производстве нового американского истребителя F-35. 3D- печать активно используется в медицине — зубные протезы и целые челюсти, отпечатанные 3D- принтерами, уже давно не новость. Пациенты уже сами печатают протезы, протез руки  обошелся одному больному всего в 150 долларов. Идет речь также о печати внутренних органов, при этом, может использовался материал «старого» органа, что облегчит пересадку. Пока что искусственная почка, напечатанная  3D- принтером живет около 4-х месяцев. Но наблюдатели испытывают явный оптимизм по поводу перспектив  3D- печати в трансплантологии.

Исследователи говорят, что сегодня мы находимся в самом начале распространения новой технологии. Если ничего не изменится, настоящий прорыв случится где-то через 10 лет. Впрочем, все может случиться еще раньше. Принтеры дешевеют, принтер промышленного качества в ближайшие 2 года будет стоить около 2000 долларов. Дешевеют и материалы, используемые принтерами, стоимость печати кубического сантиметра продукта из простого материала приближается к 10 центам.

Расширяется и спектр используемых материалов. В основном, это пластик разных видов, но используются также фарфор, резина, цемент и металлы. 3D- принтеры печатают из мелкоизмельченной нержавеющей стали, затем такой предмет заполняется, например, бронзой, которая впитывается в него, как в губку. Это позволяет печатать металлические детали сложной формы. 

3-Dпринтеры используются и в пищевой промышленности, причем некоторые из них в буквальном смысле синтезируют еду.

К недостаткам  3D- печати относится невозможность напечатать составные детали, ограничения по используемым материалам, хрупкость продукта (из-за слоистой структуры), использование одним принтером только одного материала. Грубо говоря, пока что вы не сможете напечатать дома новый «Мерседес» и даже процессор для компьютера. Но, все эти ограничения не выглядят критическими.

Преимущества  3D- печати очевидны. Во-первых, это дешевизна. Во-вторых — кастомизация продукта. Теперь потребитель может сам создать модель продукта и распечатать его так, как он хочет, используя нужные ему материалы. В-третьих, это открытость для совершенствования моделей. Любой пользователь может предложить усовершенствования для существующих 3D- моделей или сделать свою версию. Это значительно расширяет возможности для проектирования. В-четвертых, 3D- печать меняет многие аспекты нашей жизни, причем, в самых неожиданных местах. Например, NASAрассматривают 3D- печать как способ снабжения астронавтов на пути к Марсу. Вместо того, чтобы везти с собой запчасти, достаточно взять принтер и запас нужного вещества. Вы можете изменить назначение предмета, допечатав в случае надобности необходимые узлы и детали. Особенно это очевидно в военном деле. С помощью 3D- печати вы можете быстро создать небольшую армию роботов, а мирный трактор превратить в танк. Кораблю, например, не нужно тащить с собой беспилотники, он может напечатать их прямо в море, и так далее. 

Фантазировать здесь можно много, но некоторые вещи совершенно очевидны. Например, практически неизбежно исчезновение «интеллектуальной собственности». И хотя ее защитники утверждают, что 3D- модели можно будет скачивать, используя, например бизнес-модель i-Tunes, но на самом деле, музыкальная индустрия, которая использует эту модель, давно терпит убытки и эти убытки будут только увеличиваться, поскольку невозможно контролировать обмен файлами между пользователями через интернет.

Однако, наибольшие изменения коснутся того, что мы называем «промышленностью». Промышленность, особенно, та, что создает продукты конечного потребления, будет напоминать, скорее, мануфактуры и мастерские, чем фабрики и заводы.

Представьте себе, например, обувную фабрику эпохи  3D- печати. Это, фактически, фабрика и магазин в одном лице. Потребитель заказывает себе на сайте обувь своего размера, выбирает там же фасон и материалы. Он может также прислать свою модель обуви, для того, чтобы фабрика ее изготовила. Когда ваш заказ будет готов, вам просто отправляют его почтой. Фабрика представляет собой интернет-сайт и помещение с несколькими принтерами, которые печатают из разных материалов. Люди здесь нужны разве что для того, чтобы собрать сложную обувь из элементов, состоящих из разных материалов.

Такие фабрики уже существуют. Например, берлинская FabGateпринимает заказы на изготовление предметов, которые представлены на сайте фабрики. Такое предприятие — это набор принтеров для разных задач. Объединяющим фактором здесь является не конечный продукт, как на фабриках традиционного типа, а экономия от использования общего помещения, коммуникаций, электроэнергии и объединения возможностей принтеров разного типа. Но такой фабрике, в принципе, не обязательно находиться в одном помещении, она вполне может быть распределенной. Одной из бизнес-моделей для 3D- печати может быть модель современного такси, когда один и тот же автомобиль используется разными службами такси в разное время. То есть, «фабрика» - это служба по сбору заказов от потребителя и поиску наиболее оптимальных решений для данного заказа, а такси — это 3D- принтер.

Понятно, что 3D- печать не заменит сразу же всю промышленность, скорее будет происходить взаимное проникновение  элементов моделей друг в друга. Например, печать из мелкоизмельченной нержавеющей стали, о которой я говорил в начале этой статьи, требует оборудования для плавки бронзы и различных приспособлений для того, чтобы отпечатанная принтером сложная деталь могла «напитаться» расплавленной бронзой. И во многих других случаях «старое» и «новое» еще долгое время будут идти рука об руку.

Однако, в любом случае, произойдет следующая вещь — дальнейшее развитие технологий уже невозможно вне контекста 3D- печати. Никакая технология не существует «сама по себе», появление и эволюция технологий зависит от обстоятельств времени и места. Историки говорят, что на заре автомобилестроения электромобиль имел такие же шансы стать основной формой автомобиля, как и автомобиль с бензиновым двигателем. В данном случае, направление эволюции определило наличие инфраструктуры для бензиновых двигателей в виде аптек, в которых продавался керосин. Аптеки были первыми заправками. У электромобилей таких заправок не было и потому дальнейшее развитие пошло в направлении бензиновых двигателей.

Сегодня нам кажется, что единственно возможным способом производства сложных предметов является та организация производства, к которой мы привыкли. Но она появилась в мире, в котором не было  3 D - печати. Нет никакой нужды пытаться воспроизвести уже существующие цепочки производства, просто заменив станки на  3 D - принтеры и никто не будет этого делать. Поиск новых решений будет направлен на то, чтобы создавать новые цепочки с учетом возможностей 3 D - печати. Нет никакой надобности «распечатывать» новый «Мерседес», нужно сделать средство передвижения, которое можно «распечатать». И, кстати говоря, уже были сообщения о городском автомобиле, созданном с помощью  3D - печати.