Научно-производственное предприятие «3Д Аддитивные Технологии» - единственный в Нижнем Новгороде отечественный разработчик и производитель фотополимерных смол для 3D–печати. Основатель компании Кирилл Белов подробно рассказал о сферах применения и преимуществах данного производства.
- Что же такое аддитивные технологии?
- Аддитивные технологии (Additive Manufacturing – от слова аддитивность – прибавляемый) – это послойное построение объекта. Изобретение принадлежит Чарльзу Халлу, который в 1986 году сконструировал первый стереолитографический трехмерный принтер. Процессом управляет компьютер, в чьей памяти заложена трехмерная модель будущей детали, нарезанная на тонкие слои-сечения. Главное различие, по сравнению с традиционными способами изготовления деталей, заключается в том, что деталь создается из цифровой модели из исходного материала без дополнительной обработки сразу в объеме.
Существует множество различных технологий 3d-печати: стереолитография, лазерное спекание порошковых материалов, технология струйного моделирования, послойная печать расплавленной полимерной нитью, технология склеивания порошков, ламинирование листовых материалов и т.д. Это далеко не полный перечень. Такое многообразие связано с различными требованиями к характеристикам готовой детали. В авиационной промышленности востребованы детали из легких металлов. В строительстве используются специальные бетоны. В стоматологии – биосовместимые материалы на основе акрилатов и метакрилатов.
Аддитивное производство универсально, в каждой сфере есть свои технологические решения. Объединяет их наличие цифровой 3D-модели будущего объекта и общий смысл его создания: слой за слоем у вас на глазах появляется нужный вам предмет. При этом процесс полностью автоматизирован.
- А в чем преимущества?
- Аддитивные технологии полостью меняют сам принцип производства вещей. Там, где раньше требовалась целая цепочка дорогостоящего производственного оборудования и несколько квалифицированных рабочих, теперь может справиться один оператор, владеющий специализированным программным обеспечением, и 3D-принтер.
Очевидное преимущество – значительное сокращение срока изготовления единичного изделия. Кроме того, при помощи аддитивных технологий возможно изготовить деталь такой формы, которую традиционными способами получить вообще невозможно. Еще одним преимуществом является сокращение стоимости конечного изделия.
3D-печать позволяет делать предметы уникальными. Внешний вид изделия ограничивается только фантазией дизайнера.
Важным преимуществом является возможность изготавливать детали на месте их применения. Например, на удаленной буровой вышке или нефтяной платформе в океане, где логистика затруднена, а простой оборудования оборачивается многомиллионными убытками. Даже в быту, при наличии определенных навыков и подходящего 3d-принтера, любой человек может существенно упростить себе жизнь и избежать расходов своего личного бюджета. Представьте, у вас сломалась деталь замка микроволновой печи. Маленький пластиковый элемент, стоимость которого при массовом производстве несколько десятков копеек. Однако найти запасную часть практически невозможно. При этом не всегда специализированные сервисные центры имеют возможность эту деталь заменить по причине снятия модели с производства. Получается, у вас есть только один выход - покупать новую микроволновую печь. Но постойте, при наличии принтера и навыков построения 3d-объектов, вы за пару часов, прямо у себя дома, сможете изготовить необходимую вам деталь. Не исключено, что со временем ответственные производители будут выкладывать в открытый доступ в сети Интернет 3d-модели самых часто ломающихся деталей. Сломалась ручка на кухонном гарнитуре – не проблема: скачал с сайта изготовителя мебели необходимый файл и распечатал на принтере.
- Кто и как сейчас использует продукты, изготовленные по аддитивной технологии?
- Преимущества подобного подхода к производству так существенны, что технология 3d-печати нашла свое применение в самых разных областях.
При помощи 3D принтеров в медицине можно решать целый ряд задач. В первую очередь следует отметить протезирование, так как при помощи 3D-принтера уже сейчас изготавливают элементы скелета человека.
В стоматологии эту технологию используют для изготовления протезов зубов различной степени сложности, проведения операций по имплантации, примерки коронок и т.д. Например, фотополимерные материалы для 3d-принтеров, которые изготавливает Научно-производственное предприятие «3Д Аддитивные Технологии» из Нижнего Новгорода уже сотрудничает со множеством российских и зарубежных стоматологов. Их материал для временных коронок под торговой маркой «Gorky Liquid Dental Crown» применяется зубными техниками. Не исключено, что при следующем посещении стоматологического кабинета где-нибудь на Автозаводе или в Сормово вам предложат примерить зуб, напечатанный на 3d-принтере.
В области ортопедии при помощи 3D принтера можно изготавливать индивидуальные стельки и обувь.
При разработке новых деталей практически в любой отрасли промышленности для тестирования образца и мелкосерийного производства нецелесообразно использовать дорогие технологии отливки, которые, к тому же, отнимают много времени. 3D печать позволяет в кратчайшие сроки получить прототип с необходимыми характеристиками и провести все тесты по его функциональности.
3D-принтеры уже используются для производства готовых промышленных компонентов и, даже, потребительских товаров. Такая разработка именуется прямым цифровым производством и приобретает всё большую популярность, например, в авиации. Airbus и Boeing устанавливают на свои самолеты компоненты, напечатанных на 3D-принтере.
В архитектурно-строительной сфере 3D моделирование и печать пользуются наибольшим спросом в области создания макетов будущих сооружений. В результате готовый высокодетализированный макет можно получить буквально за часы, а не месяцы, как это было раньше. Также применяется 3D печать для создания малых архитектурных форм. В России сегодня существует несколько фирм, которые изготавливают строительные 3d-принтеры. В мире сданы в эксплуатацию напечатанные жилые дома.
В области создания креативной одежды и обуви технология позволяет реализовать проект любой степени сложности, и уже высоко оценена стилистами и дизайнерами. Самая оригинальная и необычная идея может быть реализована в короткие сроки. Таким образом изготавливают статуэтки, оригинальные светильники и даже мебель. Особо выделяется возможность создания оригинальной бижутерии, украшений и аксессуаров. Для рекламных целей на 3D-принтере печатают прототипы различной продукции, демонстрационные материалы.
- Каковы перспективы на завтрашний день?
- Не смотря на успехи и преимущества, 3d-печать пока находится в процессе освоения. В ближайшие 5-10 лет технология будет внедряться массово. Пока есть существенные ограничения при использовании: высокая стоимость материалов, низкая скорость изготовления моделей, прочностные характеристики готового изделия и отсутствие квалифицированных кадров.
С одной стороны, если вам нужно уникальное изделие, или всего несколько экземпляров, то 3d-печать незаменима и существенно сократит время изготовления и стоимость. С другой стороны, при массовом производстве в несколько десятков тысяч образцов, пока гораздо быстрее и дешевле будет сделать деталь традиционными способами.
Для того, чтобы аддитивные технологии стали по-настоящему массовыми, требуется удешевление материалов. Кроме того, необходима разработка новых видов материалов с заданными характеристиками: прочность, электропроводимость, эластичность и т.д.
Во всем мире процесс развития аддитивных технологий находится на этапе становления. В России есть хороший потенциал в этой области. Мы не только не отстаём от ведущих производителей, но, в некоторых сферах, например, в стоматологии, идём даже впереди.