Напечатать дом

Недалёк тот день, когда 3D-принтеры станут обыденной вещью, с помощью которой люди будут мастерить практически любые предметы домашнего обихода

Многие из читателей наверняка помнят те времена, когда трескучие матричные принтеры и печатающие машинки были фактически единственной и весьма недешевой альтернативой рукописному тексту. Развитие соответствующих технологий привело к тому, что сегодня всевозможные лазерные, струйные и прочие устройства, способные в считанные секунды воспроизвести на бумаге школьный реферат или пляжную фотографию, стали для многих обыденной бытовой техникой.
Нечто подобное происходит прямо сейчас и с принтерами объемной печати (3D-принтерами), предназначенными для последовательного, слой за слоем, построения реальных физических объектов из соответствующих паст, порошков или жидкостей. И хотя подобных компьютерных «примочек» у большинства наших сограждан еще нет, по мнению специалистов, в ближайшие 5-10 лет ситуация полностью изменится.

Дорога на свет
Все началось в 1986 году, когда американский изобретатель и бизнесмен Чарльз Халл запатентовал процесс получения трехмерных объектов, основанный на использовании ультрафиолетового лазера и специальных фотоотвердевающих полимеров. Разработанные им так называемые стереолитографические установки очень скоро стали частью стандартного оснащения крупных конструкторских бюро и научно-исследовательских центров.
Последние быстро осознали, что там, где традиционный путь (проектирование, приготовление восковых моделей, литейных форм) потребовал бы от технологов и конструктуров неделей и даже месяцев работы, изобретение Чарльза Халла делает возможным изготовить пластиковую копию детали любой сложности в течение нескольких часов, просто «напечатав» ее по компьютерным чертежам.
В то же время, высокая цена стереолитографических устройств (около $500 тысяч), а также желание обойти присущие данному методу ограничения стимулировали ученых и инженеров на разработку альтернативных способов трехмерной печати, таких, например, как избирательное лазерное спекание, порошково-струйный метод, послойная заливка экструдируемым расплавом и др.
Как обычно, каждая из этих технологий обладает своими достоинствами и недостатками, но принцип работы остается одним и тем же: специализированный робот (3D-принтер) создает слой за слоем трехмерный объект из самых различных материалов (пластик, шоколад, различные металлы, песок и т.д.) на основании заданного компьютерного образа.
Активные изыскания в области объемной печати привели, в конечном итоге, к появлению на рынке относительно недорогих офисных вариантов 3D-принтеров, простота использования и цена (от $10 тысяч) которых сделали их доступными даже для небольших архитектурных, дизайнерских и инженерно-конструкторских бюро.
Большинство индивидуальных потребителей находит все еще несколько завышенной стоимость персональных моделей ($1,5-2 тысячи).
Впрочем, специалисты уверены, что цены на 3D-принтеры продолжат падение, и недалек тот день, когда данные устройства станут обыденной вещью, с помощью которой рядовые пользователи будут мастерить у себя на кухне практически любые предметы домашнего обихода (оправа очков, мебельная фурнитура, украшения).
А до тех пор любой желающий может обратиться в одну из многочисленных россиийских или зарубежных сервисных компаний, готовых на своем оборудовании «напечатать» любой предмет по предоставленной заказчиком компьютерной модели.
В свою очередь, такие популярные интернет-ресурсы 3D-печати, как, например, i.materialise.com или shapeways.com, помогут не только воплотить в пластике, металле или камне вашу собственную идею, но и дадут возможность воспользоваться (за определенную плату) дизайнерскими находками других пользователей.

Рассвет наступил
На современных установках 3D-печати можно производить как предметы объемом до 1 м3, так и объекты и структуры микронного уровня. Однако британская компания «Монолит» пошла дальше и создала огромный (7,5 х 7,5 х 9 м) строительный 3D-принтер Д-Шейп, размеры которого позволяют «напечатать» двух-этажный дом.
В основе работы этого монстра лежит порошково-струйная технология трехмерной печати, когда жидкое клеющее вещество распыляется из сопла печатающей головки на определенной толщины слой какого-либо порошкообразного материала (в данном случае - песок, мелкий гравий и т.д.).
По мере затвердевания связывающего состава формируется контур искомого предмета (здания), после чего поверх насыпается новый слой, и весь процесс повторяется заново. По завершении работы лишний материал убирается и используется повторно.
Примечательно, что, поскольку неиспользованный порошок выполняет роль временной опоры, создание нависающих элементов (балконов, лестниц и т.д.) не требует каких-либо ухищрений.
По словам основателя компании Энрико Дини, разработанный специально для Д-Шейпа цементоподобный клеящий состав, взаимодействуя с песком или щебнем, застывает, образуя материал, по прочности сравнимый с армированным бетоном.
Строительство зданий с помощью Д-шейпа начинается с основания, затем последовательно наносятся слои песка толщиной в 5-10 мм. Таким образом, с учетом времени, необходимого для затвердевания, строение «растет» в среднем на 10-15 см в сутки. Производительность существующих моделей строительного принтера оценивается в 2500 м2 в год, что эквивалентно постройке 12 двухэтажных домов.
Для работы с Д-шейпом требуется команда всего из двух человек, а в целом, по словам компании, возведение зданий с применением подобных устройств обойдется приблизительно на 30-50% дешевле и займет вчетверо меньше времени, чем при использовании традиционных строительных технологий.
Возможности своего детища компания «Монолит» продемонстрировала, создав в сотрудничестве с архитектором Андреа Морганте двухметровую скульптурную композицию «Радиолярия».
На «печатание» двухсот 10-мм слоев принтеру Д-шейп понадобилось две недели, плюс еще одна была потрачена на ручную шлифовку поверхности. При этом суммарная стоимость дробленого песчаника и связывающего материала, пошедших на создание «Радиолярии», составила всего 100 долларов.
Легко представить, с какими трудностями пришлось бы столкнуться скульпторам, попытайся они сделать нечто подобное методом монолитного литья бетона или резьбы по камню.
Используемый сейчас в основном для производства малых архитектурных элементов сложной формы (статуи, беседки, чаши фонтанов, скамейки, цветочные вазоны и т.д.) принтер Д-Шейп, по мнению его создателя, в будущем найдет применение для возведения домов не только на Земле, но и на Луне, где люди будут использовать реголит (лунный грунт) как строительный материал.
Как напоминает скептикам Энрико Дини, в далеком 1886 году, глядя на автомобиль, построенный Карлом Бенцем, его современники также не верили, что когда-либо это тихоходное чудовище обгонит лошадь.

Александр ЛЕОНТЬЕВ