От суперкаров до домов: на что способны 3D-принтеры

Инженеры из Университета Колорадо разработали способ 3D-печати, который позволяет объединить разные формы тел, чтобы создавать роботов. Об этом сообщает журнал Science Daily.

Специалисты предложили технологию печати твердыми и жидкими материалами. Главная проблема заключалась в предотвращении смешения жидкого материала с твердым, пока он не отвердел. Чтобы осуществить задумку, инженеры подобрали пару полимеров. Дело в том, что в жидком состоянии они плавают один над другим, их держат силы поверхностного натяжения, подобно нефти на воде.

В итоге ученые смогли напечатать спираль, извилистые петли, сложнейшую сеть каналов, похожую на альвеолы в легких человека. Авторы исследования утверждают, что их технологию можно применять в робототехнике, она позволит сократить цену производства и даст возможность делать мягкие материалы с жидкостью внутри, которые будут напоминать ткани человека. Что еще можно напечатать на 3D-принтере?

Дома

В нескольких российских регионах вырастут микрорайоны, которые напечатают на 3D-принтере, в 2022 году. В Ярославской области уже приступили к осуществлению такого проекта. При создании домов будут использовать принтер S-300. Участок строительства занимает площадь в 1,5 гектара недалеко от поселка Туношна.

Кроме того, этим летом подобный микрорайон, который состоит из напечатанных домов, появится в Магнитогорске. За один квадратный метр жилья застройщик просит 20 тысяч рублей. Также дом площадью 100 квадратных метров возможно создать за полчаса.

Сейчас печатают пока только отдельные элементы дома на заводе, а потом привозят детали на место сборки, но вскоре планируется осуществлять печать прямо на фундаменте. Первый дом на 3D-принтере в России напечатали в 2015 году. Он легко переносит зимние морозы без теплопотерь.

Гиперкар Czinger 21C

Инженер и предприниматель Кевин Зингер создал фирму Czinger Vehicles Inc. в Калифорнии. Был разработан гиперкар Czinger 21C. Уникальная технология заключается в том, что 3D-принтеры печатают детали, которые собираются роботами, в гораздо меньшем пространстве, чем обычные сборочные линии.

"Вы можете взять всю эту сложную форму и просто напечатать ее на 3D-принтере как цельный металлический элемент", – говорит Кевин Зингер.

Эта технология позволяет создавать новую модель автомобиля при каждой новой сборке. Решается проблема простоев при смене модельного года.

"Сегодня 3D-печать – это даже не шажок. Он даже не родился. Нам пришлось разработать материалы и машины, чтобы сделать это на промышленном уровне", – отмечает Кевин Зингер.

Гибридный суперкар имеет двухместный салон, где сиденья находятся друг за другом. Сухая масса менее 1200 килограммов. Бензиновый битурбомотор V8 объемом 2,9 литра с плоским коленвалом раскручивается до 11 тысяч оборотов в минуту. Суммарная отдача составляет 1250 лошадиных сил.

Автомобиль разгонятся до 100 километров в час за 1,9 секунды, до 300 километров в час – за 15 секунд. Максимальная скорость – 432 километра в час. Такую скорость Czinger 21C набирает за 29 секунд.

Еда

Сегодня пищевые 3D-принтеры в основном используются для приготовления изысканных блюд, будь то молекулярные кухни или модные пекарни. Эта технология все еще не масштабируемая, так как требуется больше времени ее развития. Однако это не мешает пионерам и новаторам использовать ее.

Еще в 2016 году два шеф-повара мирового класса создали в Лондоне новую концепцию ресторана под названием Food Ink. Идея заключалась в том, чтобы просто подавать 3D-печатные блюда. Food Ink – передвижной ресторан, который в настоящее время находится в мировом турне.

Но не только в ресторанах высокой кухни можно найти еду, напечатанную на 3D-принтере. Пекари сделали заготовки для печати съедобных украшений на свадебный торт и другие сладости. 3D-печать позволяет создавать сложные, замысловатые формы и геометрию, которые либо невозможно воспроизвести вручную, либо это займет много времени.

Совсем недавно мясо на растительной основе было напечатано на 3D-принтере, попытались имитировать текстуру настоящего продукта. А компания SMRC уже разработала систему печати пиццы, в которой используется комбинация порошкообразных пищевых продуктов, содержащих необходимые питательные вещества. Немецкая фирма использовала 3D-принтеры для создания доступных блюд для пожилых людей, которым трудно перерабатывать твердую пищу.

По состоянию на 2021 год существует всего несколько пищевых 3D-принтеров профессионального уровня, в основном в настольных версиях. Некоторые из следующих моделей уже используются в общественном питании: byFlow Focus, Foodini, MMuse. Например, Mycusini – это шоколадный 3D-принтер, созданный для применения в домашних условиях. 

В репозитории byFlow есть несколько причудливых художественных моделей, а веб-приложение Chock Edge позволяет включать настраиваемый текст в дизайн, созданный пользователями, также возможно проектирование деталей.

У 3D-печатной еды также большое будущее в освоении космоса, поскольку NASA и другие частные компании уже планируют миссии на Марс. Приготовление еды в космосе станет автоматизированным. 3D-печать также может улучшить внешний вид и разнообразие блюд.

На что способны 3D-принтеры?

RepRap – первый самовоспроизводящийся 3D-принтер. Он может распечатать сам себя. Был изобретен доктором Адрианом Бойером в рамках проекта RepRap.

Но принтер не может напечатать себя полностью, а только отдельные части, поскольку он сделан из пластиковых деталей. Устройство также может полностью создавать другие 3D-печатные объекты.

С помощью 3D-принтеров MakerBot Replicator Z18 и Hercules Strong 19 можно печатать одежду по своим размерам и интересующего дизайна. 3D-печать позволяет создавать продукт с индивидуальными характеристиками.

Принтеры также используют для создания протезов. Наиболее известным отечественным проектом в этом направлении стала компания Can Touch, основанная Владимиром Румянцевым при поддержке команды W.E.A.S. Robotics.

Кроме того, интересным направлением для ученых стала биопечать, позволяющая воспроизводить внутренние органы. Например, самым продвинутым примером можно считать эксперименты российской компании 3D Bioprinting Solutions, напечатавшей щитовидную железу.

3D-принтеров создано огромное количество. Они способны делать нанодетали, предметы искусства, печатать лекарства, ювелирные украшения. 3D-установки применяют в авиастроении, робототехнике, промышленном дизайне. Сфера 3D-печати развивается и совершенствуется. И, возможно, в скором времени эти технологии будут использоваться на производстве в больших масштабах.