luckyea77 (luckyea77) wrote,
luckyea77
luckyea77

Category:

Напечатанный мир: как 3D-печать используют для строительства и протезирования



За последние 10 лет мир увидел уникальные вещи, сделанные с помощью 3D-печати: дома, мосты, обувь, протезы и даже человеческие органы. Это открыло перед нами новые возможности будущего, где строительство не производит 30% мировых отходов, выбросы от самолетов не наносят вред климату, а протезирование не стоит тысячи долларов, благодаря чему детям не нужно будет дожидаться определенного возраста, чтобы поставить протез. Глава региона EMEA Emerging Луай Дахмаш объясняет, решит ли 3D-печать проблемы, с которыми сегодня сталкивается мир, и как скоро всё будет напечатано в 3D.

В мае этого года американский разработчик технологий для 3D-печати Formlabs получил разрешение от FDA на экстренное использование таких принтеров для переоборудования существующих устройств для лечения апноэ во сне в аппараты искусственной вентиляции легких. Это позволило производить жизненно-необходимые аппараты ИВЛ в гораздо более быстром режиме, а значит, больше людей, зараженных COVID-19, получат вовремя экстренную помощь. А в Университете Иннополис стали печатать держатели для медицинских визоров. Благодаря улучшенной технологии за час можно напечатать 10 таких визоров. Но это не единственная помощь разработчиков технологий для 3D-печати во время пандемии.

Где уже используется 3D-печать

— Респираторы и защитные маски во время пандемии

Пандемия COVID-19 стала одной из самых больших угроз, с которой человечество столкнулось за последние 50 лет. И сегодня люди из разных стран объединяются для борьбы с ней. 3D-печать сыграла в этом немалую роль, поскольку энтузиасты со всего мира используют технологии для создания респираторов и защитных масок.

— Авиация

Не секрет, что компания Airbus делает уверенные шаги в сторону проектирования самолетов будущего — в компании уже давно активно применяют 3D-печать, генеративный дизайн и другие технологии для создания отдельных деталей самолета, в том числе в планах компании напечатать самолет целиком.



Однако первым шагом на этом пути стало создание легких перегородок, которые разделяют пассажирские места и кабину пилота. Это совсем не та деталь, которая сразу бросается в глаза в интерьере самолета, при этом она имеет ключевое значение для инженеров. Основное требование к этой детали — надежность, и для этого ее традиционно делают тяжелой и громоздкой. Однако в 2015 году компании удалось понять, как изменить ситуацию с помощью технологий. Благодаря генеративному дизайну и передовому производственному процессу компании удалось создать легковесный продукт, при этом соответствующий всем требованиям по нагрузке.

— Одежда

В одном из фирменных магазинов Adidas в Германии посетители теперь могут выбрать понравившийся дизайн — для этого они проходят в небольшое помещение, где специальное устройство сканирует их тело — фигуру, рост, длину рук и другое. После подтверждения всех параметров на глазах покупателей несколько вязальных машин, объединенных в один 3D-принтер, шьют уникальный свитер.

Конечно, за такой свитер придется отдать порядка 200 евро, но такая кастомизация и персонализация привлекают сотни клиентов. Однако если говорить про массовое производство одежды с помощью 3D-печати, то напечатанные вещи пока будут больше похожи на произведение искусства, нежели на предмет гардероба. Основная проблема заключается в том, что ключевые материалы, которые задействованы в производстве, более жесткие по сравнению с обычной тканью, поэтому носить их в повседневной жизни не очень удобно. В результате сшитая традиционным способом одежда получается более практичной и удобной.

— Обувь

Использование 3D-печати имеет один важный бонус — возможность производить обувь, точно подогнанную под размер и контуры и соответствующую всем анатомическим особенностям ноги. Однако на этом ее преимущества не заканчиваются. Так, производитель спортивной одежды Under Armour формирует новое будущее обувной индустрии с помощью технологий. Перед командой стояла задача разработать легкую амортизирующую обувь для интенсивных тренировок. Среди множества инноваций и технологий, которые команда применила для создания модели UA Architech, было сочетание генеративного дизайна и 3D-печати.



Главная особенность UA Architech — решетчатая структура подошвы, которая может быть изготовлена только с помощью 3D-печати. Она создана из комбинации полимеров и эластомеров, которые делают ее достаточно мягкой и при этом крепкой, обеспечивая устойчивость и амортизацию. Инновационная подошва фиксирует положение ноги и адаптируется под движение, позволяя тем самым избежать травм.

В результате 3D-печать снижает вес обуви и дает больше возможностей по изменению упругости и жесткости, а также широчайшее поле для конструирования и изобретения новых форм, которых традиционными методами создать было бы невозможно.

— Протезирование

В России более 12 млн человек имеют группу инвалидности, из них более 200 тыс. нуждаются в протезировании нижних или верхних конечностей. Сегодня россиянам доступны почти все инновационные виды протезирования, однако их стоимость по-прежнему остается главной проблемой для многих. Так, стоимость бионического готового протеза в среднем превышает 1 млн рублей и может доходить до 3,5-4 млн рублей.

Протез представляет собой довольно сложное изделие, призванное повторить биомеханику движений человека. Оно должно быть эстетически привлекательным, но в то же время надежным, так как испытывает на себе большие нагрузки и в случае поломки может нанести ущерб здоровью пользователя.

Особенно остро эта проблема стоит перед маленькими детьми. Из-за быстрого роста и постоянных изменений протез можно поставить лишь на короткое время, после чего придется подбирать новый. В сочетании с высокими ценами, чтобы установить устройство, детям приходится ждать взросления. В борьбе с этим различные организации сегодня стараются повысить доступность 3D-печати для изготовления протезов. Так, например, Enable Community Foundation, организация, объединяющая добровольцев, людей с ограниченными возможностями и дизайнеров для того, чтобы производить протезы бесплатно с помощью 3D-печати для детей. Компания обеспечивает не только функциональность, но также цвет и дизайн, которые действительно важны, если мы говорим про молодое поколение.



Сегодня, используя инструменты дополненной реальности, такие как Recap, которые позволяют создавать трехмерные модели объектов, ампутанты могут делать фото конечностей и создавать цифровые модели, после чего с помощью инструментов для проектирования они могут настраивать протезы под себя.

— Строительство

Прогнозируется, что с 2025 года около 5% всех строящихся домов будут возводить с помощью 3D-принтеров. И этому есть объяснение. Основное преимущество технологий 3D-печати в строительстве — это сокращение отходов, которого удается добиться благодаря тому, что при печати объектов используется только необходимое количество строительных материалов. Кроме того, среди достоинств 3D-печати — изготовление объекта в один технологический шаг и беспримерная гибкость дизайна, которые в результате компенсируют дороговизну сырья. И чем сложнее процесс, тем больше.

Тем не менее, при всей перспективности и выгодах применения 3D-печати существует ряд ограничений. На сегодняшний день принтеры применяются в основном для малоэтажного и малогабаритного индивидуального строительства, а также для изготовления малых архитектурных форм. Кроме того, одна из основных причин, по которым инновационное строительство не может использоваться повсеместно, — это отсутствие нормативной и законодательной базы, межведомственного взаимодействия. Процедура разработки стандартов не успевает за изменениями индустрии. Нет понятийного аппарата и требований, не описаны риски и связи с другими технологиями. В этом плане технологию можно считать относительно новой и остается лишь ждать, когда будут подготовлены все регламентирующие документы.

В связи с этим будущее строительства лежит в совмещении новых технологий и традиционных методов строительства. Их интеграция позволяет получить лучшее из двух миров, сочетая сложность и относительную быстроту 3D-печати с точностью и ассортиментом материалов, характерными для других методов.

Некоторые организации уже используют преимущества двух подходов. Так, нью-йоркская строительная компания Skystone обеспечивает эффективное и качественное строительство в сжатые сроки с дополнительными преимуществами — меньшим количеством отходов, шума и поставок, а также сокращает количество материалов в сравнении с традиционными проектами. Skystone производит для Marriott International, международной компании по управлению гостиничными сетями, полностью укомплектованные модульные гостиничные номера, включая все отделочные материалы, мебель и оборудование на производственном предприятии в Польше, и доставляет их в Нью-Йорк, после чего поднимут один за одним на место с помощью крана. Это нивелирует эффект от непредвиденных условий на стройплощадке и делает его более предсказуемым и спланированным, а также обеспечивает более высокое качество строительства и быструю доставку для застройщиков.



Итак, после того как строительная отрасль начнет внедрять новые технологии, опираясь при этом на старые проверенные методы, они смогут накопить преимущества — снизить затраты, сократить сроки бизнес-процессов и уменьшить воздействие на окружающую среду. Но при этом для продвижения инноваций необходимо обновление строительных норм и переход к перспективным стандартов с целью преодоления типичных регуляторных препятствий для новых технологий.

А что в итоге

На сегодняшний день использование 3D-печати является целесообразным только для мелкосерийного производства. В случае с крупными партиями товара технологии применяются скорее для создания прототипа, но готовые объекты создаются традиционными методами, так как цена 3D-печати всё еще достаточно высока. Однако чем дальше развиваются технологии, тем дешевле они становятся. 3D-печать очень скоро заменит малосерийное производство, при этом произойдет заметное снижение цен из-за сокращения издержек на капитальные инвестиции, затрат на логистику и складские мощности.

Настоящее преимущество технологий 3D-печати — кастомизация. Каждый раз, когда необходимо сделать что-то по индивидуальному заказу, 3D-печать меняет реальность. Что касается массового производства, например, типовых деталей для автомобилей, то здесь традиционные средства будут дешевле и быстрее. Отвечая на главный вопрос, 3D-печать поможет нам решить многие проблемы в этом мире, но не все.

Tags: 3D-принтер
Subscribe

Posts from This Journal “3D-принтер” Tag

promo luckyea77 june 19, 23:05 11
Buy for 10 tokens
Часть 1 Часть 2 Часть 3 Часть 4 Часть 5 Март 2018 года Индустриализация стала основным инструментом достижения экономического богатства стран, начиная с появления прядильных машин в конце XVIII века; при смене технологических укладов менялись местами мировые промышленные лидеры. Какой…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 7 comments