Наиболее активна на рынке устройств быстрого прототипирования американская Z Corporation. Ее 3D-принтеры вместо металла и лазеров оперируют нетоксичными порошковыми материалами на основе крахмала или гипса и водным связующим веществом. Узел печати разравнивает слой порошка толщиной от 0,076 до 0,254 миллиметра в зависимости от требуемой точности изготовления, а четыре 300-струйные печатающие головки (всего 1 200 форсунок) в соответствии с формой слоя наносят связующее вещество, склеивая частицы порошка друг с другом. Затем распределяется новый слой порошка, и процесс повторяется, пока деталь не будет напечатана полностью, после чего ее для повышения прочности и улучшения внешнего вида пропитывают воском, эпоксидной смолой, полиуретаном или различными клеевыми составами. Готовые изделия можно шлифовать, красить, сверлить. Z Corporation разработала даже специальный материал, позволяющий делать модели эластичными, как резина. Это сразу же заинтересовало предприятия, выпускающие обувь, гибкие трубы и другую эластомерную продукцию.
Последнее достижение Z Corporation — цветной трехмерный принтер Z450 размером с большой холодильник и весом 193 килограмма, который строит модели со скоростью 2—4 слоя в минуту, так что на изделие максимального размера 203х254х204 миллиметра уходит один рабочий день. Разрешение печати при этом составляет 300х450 точек на дюйм.
Рукоятка для дисковой пилы, изготовленная фаббером, может сразу использоваться в готовом изделии
Логистика будущего
Вообще разработка и потребительских товаров, и электроники уже несколько лет остается основной сферой применения фабберных систем. Об этом говорится в отчете исследовательской фирмы Wohlers Associates, которая в 2007 году обобщила данные о нескольких тысячах компаний, использующих фабрикаторы. Далее в порядке массовости применения следуют автомобильная и аэрокосмическая промышленность, медицина, производство вооружений и военной техники, индустриальное машиностроение.
Уже сегодня практически все сложные технические системы, создаваемые за рубежом, содержат комплектующие, выполненные по фабберной технологии. Например, в составе американского истребителя F-18 насчитывается более 80 деталей, изготовляемых фабрикаторами, а в процессе создания Международной космической станции их использовано более двухсот. Технология фабберов постоянно совершенствуется, в ней следует ожидать значительных прорывов, которые обеспечат появление изделий с принципиально новыми свойствами, а со временем их доля в объеме всей промышленной продукции может стать доминирующей.
Большое будущее ждет фабберные технологии и в рознично-офисном секторе. Это в первую очередь системы для мелкосерийного или штучного производства потребительских товаров в специализированных сервисных бюро. Речь может идти об изготовлении игрушек, наглядных пособий, бытовой, канцелярской и медицинской утвари, электронных устройств, запчастей к автомобилям и бытовой технике, бижутерии, сувениров, включая клонирование уникальных музейных экспонатов и антиквариата и т. п. Покупателям будущего не придется тратить время на блуждание по магазинам в поисках нужной вещи, достаточно будет через Интернет обратиться к услугам ближайшего сервисного бюро. С массовым выходом на такой уровень развития фабберные технологии получат невиданный расцвет — во многих секторах промышленности будут забыты кризисы перепроизводства, необходимость складирования готовой продукции, сильно упрощена логистика.
В пользу реалистичности описанного сценария говорит серьезная заинтересованность оборонных ведомств ряда стран в развитии подобных фабберных систем, которые могут существенно упростить тыловое обеспечение войск. Особенно активно финансируются эти исследования Военноморским флотом США, чье руководство рассматривает фабберы как важный фактор военной логистики будущего. Склад на авианосце занимает помещение размером этак с половину футбольного поля. Добрая половина его содержимого — это разного рода запчасти, которые могут понадобиться для ремонта в походе. Было бы куда эффективнее заменить их несколькими фабберами и контейнерами с разнообразным порошковым сырьем.
И уж вовсе незаменимым средством должны стать фабберы в космических полетах, особенно при создании лунных баз и освоении Марса. Ведь они позволят сэкономить не только место на корабле, но и самый дефицитный ресурс — массу полезной нагрузки (ведь материал для производства можно и на месте найти).
Напечатай себе помощника
По прогнозам экспертов NASA и Агентства перспективных оборонных исследований DARPA, уже через неcколько лет некоторые виды роботов будут массово изготавливаться на 3D-принтерах. Открытие электропроводных полимеров позволило заложить основы нового направления в науке и технике — флексоники, занимающейся проблемами производства гибких микросхем, печатных плат, а также микроэлектромеханических систем (МЭМС), напечатанных на трехмерных принтерах. Основным результатом развития флексоники можно считать то, что практически все используемые в робототехнике компоненты, кроме процессоров, ныне уже доступны для 3D-печати. Это OLED-дисплеи, идентификационные RFID-чипы, искусственные мускулы, электронные компоненты, сухие печатные аккумуляторные батареи. На подходах фабрикация солнечных батарей, призванных обеспечить автономность и энергонезависимость «печатных роботов».
Фабрикаторы помогают математикам воочию представить форму сложных геометрических объектов
Наиболее радикальный прогноз развития фабберов — это их превращение в персональные надомные «фабрики», использующие универсальные материалы для надомного изготовления различных бытовых предметов. Их появление вообще может почти полностью «похоронить» массовое производство, со всеми его проблемами и недостатками. Ключевым фактором должно стать радикальное снижение стоимости как самих фабрикаторов, так и расходных материалов, расширение их спектра, устранение токсичности побочных продуктов и, наконец, создание насыщенного и дешевого рынка виртуальных моделей. Многие необходимые для этого технологии уже находятся на стадии ограниченного коммерческого использования, другие только разрабатываются. Однако есть все основания полагать, что уже в ближайшие десятилетия производство большинства необходимых предметов быта удастся реализовать в домашних условиях по моделям, загруженным из глобальной сети, прообразом которой ныне является Интернет.
Общая тенденция развития фабберных технологий состоит в максимальном расширении сферы их применения: от синтеза живых тканей и выращивания искусственных органов до послойного наносинтеза изделий микроэлектроники и даже строительства зданий и сооружений. Фабберный этап в развитии средств производства может в корне изменить наши представления о производстве и доставке вещей, открывая путь к гармонизации стандартов потребления и достижению многовековой мечты человечества об обществе изобилия.
Вадим Слюсар
Между джипом и багги
В последний период Великой Отечественной войны большие услуги оказали войскам «Иван-Виллисы» — так именовали советские внедорожники ГАЗ-67 и ГАЗ-67Б (он же «Бобик»), и ленд-лизовские американские полноприводные грузовики «Студебеккер» US-6