10 инноваций, воплотившихся благодаря 3D-печати

3D-печать открыла новую эру благодаря своей вариативности, качеству материалов и сравнительно низкой цене. Аддитивное производство изменило весь процесс производства, начиная с создания прототипов и заканчивая готовыми изделиями. Мы живем в период активных инноваций, и 3D-принтеры играют в этом немаловажную роль.

За последние пару лет 3D-печать стала применяться во всех аспектах современной жизни: от здравоохранения до потребительских товаров и тяжелой промышленности. Эта положительная тенденция, которая позволяет проводить первые в истории операции, которые врачи ранее считали невозможными. К тому же многие инструменты, технологии и даже строительство жилых домов стало более доступным. Всё это работает по тем же технологиям, что и 3D-принтеры для хобби, которые помещаются на домашнем столе.

Мы выделили 10 инноваций и предлагаем ознакомиться с ними, пока новые достижения в области 3D-печати не сделали этот список устаревшим.

1. Новые материалы поражают не только своим внешним видом

(источник: Emerging Objects)

Аддитивное производство как технологический процесс позволяет по-новому обрабатывать современные материалы. Наиболее часто упоминаемый из них — углеродное волокно, хотя материалы столь же разнообразны, как кевлар и стекловолокно.

Ряд производителей уже предлагает оборудование для печати углеродным волокном. Компания Continuous Composites специализируются на 3D-печати композитов из углеродного волокна. Можно получать детали, которые обладают непревзойденной прочностью на растяжение.

Кроме того, существуют метаматериалы, которые работают скорее как сложные механизмы. Они могут выполнять функции петель, дверных ручек и многого другого, и все это без сложных движущихся частей. В Национальной лаборатории имени Лоуренса (штат Калифорния, США) разработали материалы, которые при нагревании сжимаются, вместо привычного расширения. Их также можно “настроить” на определенные температурные диапазоны. Ранее исследователи уже создавали объекты, которые в ответ на нагрев складываются или меняют свою форму.

Компания Emerging Objects является одним из лидеров в инновационном направлении с такими разработками, как дождевые экраны и кирпичи с испарительным охлаждением.

Подобные объекты, реагирующие на раздражители, известны как “4D-печатные“, “умные” или “самособирающиеся” объекты. Широкой аудитории эта форма 3D-печати может быть известна благодаря производителю обуви New Balance.

2. Виртуальный склад

Хранится в облаке, распечатывается по запросу (источник: UltiMaker)

Благодаря 3D-печати компаниям больше не нужно содержать склад запасных частей или терпеть вынужденный простой оборудования, пока замена не прибудет из-за рубежа. Виртуальные склады позволяют хранить бесконечный лимит запчастей или изделий, используя только один 3D-принтер, который заменяет зарубежный завод. Это позволяет поддерживать в рабочем состоянии оборудование и отсрочить устаревание транспортных средств.

3D-печать сделала возможным быстрое производство по требованию, позволив людям быстро воплощать свои проекты в жизнь. Даже без личного 3D-принтера у клиентов или компаний есть доступ к замене необходимых деталей и мелкосерийному производству.

3. Протезирование

Протез для запястья с открытым исходным кодом (Источник: Thingiverse.com)

Долгое время протезы были недоступной заменой утраченным конечностям и другим частям тела из-за своей цены или сложного функционала. 3D-печать меняет ситуацию, позволяя изготовить протез по индивидуальному заказу.

Путем сканирования и моделирования пациента можно разработать индивидуальные изделия, которые часто печатаются с помощью бюджетных принтеров и материалов. Наряду с индивидуальной подгонкой и снижением затрат 3D-печать также дает возможность создавать более легкие протезы за счет полой внутренней конструкции.

Эти протезы, как и многие продукты с открытым исходным кодом, постоянно совершенствуются благодаря добровольцам, которые дополняют проекты друг друга. Они варьируются от часто утрачиваемых конечностей, таких как кисти рук и ноги, до протезов для восстановления лица и даже протезов для животных.

Можно трогать руками (Источник: Psyonic)

3D-печать позволяет врачам и исследователям экспериментировать с конструкциями и технологиями, которые восстанавливают ощущения. Люди с ампутированными конечностями считали их утраченными навсегда.

Например, e-Nable — волонтерская организация, которая помогает печатать на 3D-принтерах более качественные и доступные по цене протезы и предоставлять их нуждающимся. Они имеют различные конструкции, подходящие для разных типов людей с ампутированными конечностями. В их числе держатель для смычка с 3D-печатью, позволяющий человеку играть на музыкальном инструменте.

Протезы, напечатанные на 3D-принтере, приносят пользу не только людям. Ветеринары спасли жизнь птице, находящейся под угрозой исчезновения, напечатав на 3D-принтере протез клюва после того, как в зоопарке Флориды у нее был диагностирован рак. Другие ветеринары внедряют инновации с помощью хирургических инструментов, напечатанных на 3D-принтере, для проведения ветеринарных операций в зависимости от конкретного случая и пациента. В следующий раз, когда ваш питомец заболеет, его жизнь может быть спасена с помощью 3D-печати!

4. Хирургия

3D-печать открывает хирургам новые возможности (источник: McAlpine Research Group, Университет Миннесоты)

За последние годы мы стали свидетелями нескольких “первых в истории” операций, которые ранее были невозможны, включая замену верхней челюсти пациента, спасение жизни ребенка, родившегося с дырами в черепе, и замену пораженного раком позвонка.

Имплантаты, адаптированные для конкретного пациента, значительно увеличивают процент приживаемости при имплантации, а значит и количество успешных операций.

Благодаря 3D-сканированию пациентов перед операцией врачи могут печатать точные копии органов для отработки хирургических навыков, повышая их эффективность. Недорогие высокоточные модели пациентов уже снижают риски операций на головном мозге. 

Также на 3D-принтерах можно печатать одноразовые хирургические инструменты. Индивидуальные инструменты могут быть созданы так, чтобы более удобно и точно подходить к рукам хирурга. Инструменты могут включать скальпели, ретракторы, зажимы, пинцеты и целые наборы, которые можно распечатать менее чем за шесть часов. А что может быть более стерильным для пациентов, чем одноразовый инструмент?

Органы, ткани и лекарственные средства

Почки оптимальный орган для биопечати (источник: Медицинская школа университета Уэйк Форест)

Стартап Prellis Biologics уже печатает на 3D-принтере модели тканей, сосудистые каналы и тканевые каркасы. Это только вопрос времени, когда органы, напечатанные на 3D-принтере, присоединятся к нашей новой реальности - имплантатам черепа и позвонков.

Ткани, напечатанные на 3D-принтере, также меняют способ тестирования лекарств. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов уже одобрило один препарат, протестированный на таких тканях.

5. Аудиология

Не нужно кричать (Источник: Sonova)

Что может быть более индивидуальным, чем форма уха каждого человека? Естественно, 3D-печать вызвала поток инноваций в аудиологии, как для медицинских слуховых аппаратов, так и для потребительских наушников.

Время ожидания слуховых аппаратов сокращается, поскольку медицинские устройства могут быть напечатаны в 3D для пациентов, как только они получат свои рецепты.

Эти инновации приносят пользу не только слабослышащим. Сотрудники на рабочих местах с опасно высоким уровнем шума (например, на гоночных трассах Формулы-1) используют специальные беруши, идеально подходящие для их ушей, напечатанные на 3D-принтере.

Вы когда-нибудь слушали песню, и музыка пропадала из-за того, что выпал наушник? Ваши дети не будут испытывать такого раздражения благодаря таким компаниям, как Sennheiser, которые выпускают идеально подобранные наушники на заказ.

Эти инновации касаются не только состоятельных людей. Слуховые аппараты могут быть напечатаны на 3D-принтере всего за 1 доллар, что делает их более доступными по всему миру.

6. Жилое строительство

3D-печать - лучшее и доступное будущее (источник: Alquist 3D)

В то время как Китай и Объединенные Арабские Эмираты первыми внедрили технологию с помощью нескольких захватывающих проектов, теперь вы можете найти такие здания по всему миру. Ранее мы публиковали статью о самых невероятных сооружениях.

Есть много причин, по которым 3D-печать является следующим важным направлением в строительстве, но нет ничего важнее экономии затрат и времени. 

Материалы, из которых строятся эти дома, столь же инновационны. От фирменного бетона и строительного раствора до местных грунтовых материалов, таких как песок, или рисовые отходы, - здесь есть материалы на любой вкус домовладельца и с учетом экологических соображений. Вспомогательные компании, такие как Branch Technology, даже внедряют инновации с использованием строительных лесов, напечатанных на 3D-принтере. Они используют 3D-принтеры произвольной формы для создания прочных, но в то же время легких конструкций, которые можно использовать “как есть” или заполнить недорогими материалами для создания жилья по требованию или усиленных конструкций.

7. Авиастроение и космос

Большой шаг для человечества (Источник: Icon)

Начинается новая космическая гонка, и многие инновации, волнующие астрономическое сообщество, связаны с 3D-печатью.

Компания Icon адаптирует свою технологию строительной печати для 3D-печати конструкций на Луне и Марсе, используя местные материалы для каждой из них. Они уже успешно завершили проект Mars Dune Alpha по 3D-печати базы площадью 1700 кв. футов в Космическом центре Джонсона в Техасе для имитации реалистичной среды обитания на Марсе. В настоящее время астронавты используют его для воспроизведения трех однолетних миссий на поверхность Марса, прежде чем приступить к реальным испытаниям.

Airbus уже отправил металлические 3D-принтеры на МКС в надежде создать орбитальную фабрику спутников. Они хотят использовать брошенный космический мусор в сочетании с технологией 3D-печати для создания следующего поколения устойчивых спутников. Есть даже другие строительные компании, претендующие на Луну, такие как проект Lina от AI Space Factory, целью которого является строительство баз на Южном полюсе Луны, также используя материалы, естественно найденные на Луне.

3D-печать может сократить сроки производства и запуска ракет в космос с десятков лет до нескольких дней. Речь не только о оболочках или внешних слоях, даже двигатели можно напечатать на 3D-принтере!

8. Запчасти для судов и автомобилей

BMW Элвиса продолжает жить (Источник: BMW)

За прошедшее столетие многие автомобили были сняты с производства, но опытные механики и любители ретро упорно трудились, чтобы поддерживать их в рабочем состоянии. Теперь отсканированные копии рабочих деталей можно распечатать на 3D-принтере.

Поклонники Элвиса Пресли могут поблагодарить 3D-печать за полное восстановление его BMW 1958 года выпуска. Но 3D-печать доступна не только богатым; на рынках классических автомобилей появляются специализированные компании, которые поддерживают в рабочем состоянии ретро-автомобили всех желающих.

Выигрывают не только наземные транспортные средства. Целые флотилии судов подлежали списанию из-за отсутствия запасных частей. Так было до тех пор, пока не появились инновации в области 3D-печати. Сейчас такие гиганты, как Shell и GE, печатают на 3D-принтере снятые с производства запасные части, чтобы обновлять дорогостоящие автопарки.

Не устаревшие детали автомобилей или лодок тоже могут быть напечатаны на 3D-принтере, и это имеет экономический смысл для изготовленных на заказ приспособлений. Производители, включая Volkswagen, Bugatti, Bentley, Jaguar и BMW, используют 3D-принтеры для увеличения своей прибыли.

9. Беспилотники и авиационные запчасти

Крыло было напечатано на 3D-принтере для быстрого создания легкого и прочного беспилотника с реактивным двигателем (источник: Stratasys)

Все началось с 3D-печати запасных частей для дронов. Затем трудолюбивые любители начали печатать целые дроны дома. Вскоре стартапы начали печатать на 3D-оборудовании прототипы своих дронов, таких как X Vein. Аэрокосмическая промышленность тоже обращается к аддитивному производству, чтобы внедрять инновации в свои разработки.

3D-печать делает возможными полностью герметичные полые конструкции. Они могут быть легче, прочнее и эффективнее, чем традиционно производимые беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Например, компания Stratasys создали беспилотный летательный аппарат с реактивным двигателем, 80% которого напечатано в 3D. Компания заявляет, что при необходимости они могли бы изготовить второй в течение нескольких недель.

10. Художественная реставрация

3D-печать недостающего фрагмента (источник: Sculpteo)

Великие произведения искусства, которые когда-то считались утерянными или поврежденными навсегда, получают вторую жизнь благодаря 3D-печати. Детали были утеряны при транспортировке или в результате вандализма на протяжении сотен или тысяч лет. Теперь коллаборация 3D-принтеров, 3D-сканеров и AutoCAD design возвращает эти предметы старины к жизни.

Проект Million Image Database помогает в выполнении этих задач, каталогизируя основные произведения искусства по всему миру и храня их на виртуальном складе, доступ к которому открыт для всех. Музеи, возможно, теряют в цене произведения искусства из-за богатых коллекционеров, но люди все равно найдут способ наслаждаться ими.

И это только начало

Возможности 3D-печати безграничны (Источник: relativityspace.com)

За последние десятилетия 3D-печать привнесла невероятное количество инноваций. Возможно уже скоро настанет день, когда мы проснёмся, наденем напечатанную одежду, позавтракаем напечатанной едой и поедем на работу на автомобиле с напечатанным двигателем, а за окном увидим напечатанные дроны и самолеты, работающими на 3D-печатной электронике, пока наши дети будут играть с напечатанными игрушками или музыкальными инструментами.

Никогда еще так много продуктов не было более настраиваемыми, инновационными, доступными и доступными по цене. Благодаря 3D-печати каждый может создать инновацию, которая изменит жизнь, отрасль или весь мир.

Компания 3DVision станет надёжным проводником и партнёром в инновационной области, мы готовы выполнить 3D-сканирование, 3D-моделирование и 3D-печать на собственном производстве в Санкт-Петербурге, а также оснастить 3D-принтерами как небольшую мастерскую, так и промышленное предприятие.