В 1887 году в городке Аккрингтон, графство Ланкашир, впервые произвели кирпичи, которые быстро стали легендарными из-за своей прочности. Эта особенность, которая появилась благодаря химическим свойствам местной глины, позволила возводить высотные здания по всему миру. Именно благодаря этому в 1894 году была построена Блэкпульская башня, а в 1930 году — небоскреб Эмпайр-стейт-билдинг в Нью-Йорке.
В этом году внимание привлек другой, не менее инновационный строительный материал, созданный в том же городке в 20 милях к северу от Манчестера.
На пустыре на Чартер-стрит планируется построить 46 домов с нулевым выбросом углерода, среди которых будут и квартиры с одной спальней, и дома с четырьмя спальнями. Вместо кирпичей в них будет использоваться бетон, экструдированный на 3D-принтере. По окончании строительства (предположительно, в конце 2023 года) это будет крупнейший в Европе комплекс зданий, напечатанных на 3D-принтере.
Возможно, где-то в 2012 году вам встречались прогнозы, что в каждом доме скоро появится 3D-принтер, который мы будем использовать для самых разных задач. Но это не произошло.
«Никто не будет делать детали для стиральной машины, когда она сломается, — говорит Ричард Хейг, профессор аддитивного производства в Ноттингемском университете. — Будут ли люди печатать ручку для соусника, если она отпадет? Никто не будет это делать. Быстрее заказать все на Amazon и получить товар с доставкой на следующий день».
Но в то время как домашнее использование 3D-принтеров не получило широкого распространения, технология незаметно проникает в нашу жизнь другими способами. Почти все — более 99% — изготовленные на заказ слуховые аппараты теперь печатаются на 3D-принтере из акриловой смолы, и это происходит уже много лет.
Аддитивное производство широко используется в стоматологии: элайнеры, которые все чаще заменяют традиционные проволочные брекеты, были бы практически невозможны без 3D-печати. Adidas и Nike применяют эту технологию в своей обуви. Запчасти, напечатанные на 3D-принтере, появляются на всех новых самолетах и все большем числе автомобилей.
Хейг признает, что еще 10 лет назад ажиотаж был невероятным: люди верили, что напечатать можно будет что угодно.
«Но сейчас технология становится по-настоящему зрелой… Она широко применяется такими компаниями, как Rolls-Royce и General Electric, и мы сотрудничаем с AstraZeneca, GSK и множеством других людей. Домашняя 3D-печать так и не стала распространенной, но превратилась в индустрию стоимостью в миллиарды долларов» — говорит он.
Это не преувеличение: по прогнозу маркетплейса печати деталей Hubs, рынок 3D-печати к 2026 году вырастет почти в три раза, до $44,5 млрд.
3D-печать в строительстве: экономия времени и ресурсов
Строительство — одна из областей для роста. В 2018 году пара с 3 детьми из Франции стала первой семьей, которая поселилась в напечатанном доме. На создание бунгало с 4 спальнями в Нанте потребовалось 54 часа и 176 тысяч фунтов стерлингов. После были реализованы еще более амбициозные проекты в Нидерландах, США и Дубае.
Проект в Аккрингтоне стал возможным благодаря недавним разработкам в области напечатанного бетона, который выдерживает нагрузку и демонстрирует хорошие характеристики, но при этом экономичен.
«В самых общих чертах, у вас есть установка и система доставки материалов. Вы смешиваете бетон и загружаете его в печатающую головку. По сути, это похоже на гигантскую машину для приготовления глазури для тортов, которая выдавливает бетон». — объясняет доктор Марчант ван ден Хивер, инженер-строитель из Harcourt Technologies, участвующей в проекте Building for Humanity.
Но что действительно волнует такие компании, как Building for Humanity и HTL, так это потенциальная экономия и эффективность, которые предлагает новая технология.
Прогнозируемый бюджет Чартер-стрит составляет 6 млн фунтов стерлингов, что примерно на 25% меньше затрат по сравнению с аналогичным строительством. Объект будет построен из экологически чистых материалов, преимущественно переработанных, а работы должны занять вдвое меньше времени — 101 рабочий день вместо более чем 12 месяцев.
«Конкурентоспособность по затратам с самого начала — это совершенно неслыханно для развивающейся технологии» — говорит Джастин Кинселла, архитектор, основавший Harcourt 20 лет назад и для которого это первый проект, связанный с 3D-печатью.
Впервые описанная в научно-фантастических произведениях 1950-х годов, 3D-печать стала реальностью в 1980-х.
Основные принципы остаются неизменными и сегодня: объект создается слой за слоем с нуля. Это происходит путем физического выдавливания материала, как в строительном проекте в Аккрингтоне, или при помощи управляемых компьютером лазерных лучей, которые создают слои, расплавляя порошки из металла, пластика или других материалов.
Одно из самых значительных и непосредственных преимуществ аддитивного производства в том, что можно напечатать только то, что нужно. И это разительно отличается от обработки куска металла, когда приходится вырезать большую часть, которую затем отправляется на выброс или переработку.
Однако в первые годы 3D-печать была дорогой, медленной и неточной технологией. Лишь недавно удалось устранить некоторые из этих недостатков. Кроме того, пришло четкое осознание того, что 3D-печать не решит все проблемы.
«Я могу показаться восторженным ребенком, и я действительно полон энтузиазма, — говорит Хейг. — Но я крайне реалистично настроен в отношении того, что можно, а чего нельзя делать. И использовать аддитивное производство для всего невозможно».
Фудтех: сокращение отходов
Десять лет назад одной из самых волнующих тем была идея 3D-печати продуктов питания. Предполагалось, что в будущем можно будет позавтракать свеженапечатнным круассаном или засунуть немного теста в машину, нажать несколько кнопок и получить «домашние» равиоли. Новые продукты также решат одну из главных проблем нашего времени — то, что треть производимых в мире продуктов питания, около 1,3 млрд т, пропадает впустую.
Именно эта статистика привела 26-летнюю Эльзелинде ван Долеверд, выпускницу Технологического университета Эйндховена в Нидерландах, в сферу промышленного дизайна.
Она начала экспериментировать с хлебом, фруктами и овощами, продуктами, которые чаще всего портятся, чтобы посмотреть, может ли дегидрация и изменение формы дать им вторую жизнь. Результатом стал проект, который в 2021 году 6 месяцев проводили на тестовой кухне копенгагенского ресторана Alchemist.
.jpg)
Фото в тексте: Upprinting Food
В рамках своей работы в Alchemist ван Долеверд разработала «тарталетку» из свеклы и моркови, которую подавали на лепестках, напечатанных на 3D-принтере, изготовленных из хитозана, сахара, получаемого из внешней оболочки моллюсков, и украшенных съедобными цветами. Блюдо выглядит впечатляюще, но его еще не включили в меню, поскольку его трудно готовить непосредственно перед заказом.
Сейчас исследовательница работает в пищевой лаборатории ресторана De Nieuwe Winkel в Нидерландах, признанного лучшим в мире рестораном продуктов на растительной основе. Ей трудно представить, что еда, напечатанная на 3D-принтере, скоро станет распространенной.
«Последний тренд, которое мы наблюдаем в области продуктов питания и домашней кулинарии, заключается в том, что это не должно занимать так много времени, и мы не хотим тратить столько усилий. Может быть, мы получим возможность просто разговаривать с принтером, например, вставая с постели: “Пожалуйста, приготовь мне завтрак!” Посмотрим, но я пока не очень в это верю» — признает она.
Автопром: аэродинамика и экологичность
Хейг отмечает, что в то же время 3D-печать процветает в области кастомизации и легкого дизайна: «Вы можете создавать сверхсложные геометрии, которые просто не можете сделать иным способом».
Одна из компаний, использующих преимущества геометрической свободы технологии, — Czinger, производитель автомобилей из Лос-Анджелеса. Прямо сейчас Czinger предлагает только одну модель, 21C, но она поражает воображение: гиперкар с максимальной скоростью 407 км/ч, временем разгона до 96,6 км менее 2 секунд и ценой в $2 млн.
Детали автомобилей — особенно прототипов — уже некоторое время печатаются на 3D-принтере, но 21C — нечто намного большее.
«На самом деле это вообще не автомобиль, — писал Джек Рикс, редактор журнала Top Gear BBC в своем обзоре 21C. — Это демонстрация возможностей цифрового дизайна и 3D-печати».
Проект основали отец Кевин Чингер и его 28-летний сын Лукас, которые дали ему собственную фамилию — Czinger. В компании работает более 150 сотрудников, и они были набраны из команд Ferrari и F1, а также Apple и SpaceX.
Резонно задуматься, насколько гиперкар стоимостью $2 млн имеет отношение к реальности. Но Czinger производит детали для по меньшей мере восьми более массовых автомобильных брендов — пока им разрешено раскрыть только Aston Martin.
3D-детали могут быть легче, прочнее и демонстрируют лучшие аэродинамические свойства. Кроме того, все эти разработки имеют премущества для окружающей среды, потому что автомобили эффективнее расходуют топливо.
«В ближайшие пять лет вы начнете видеть это на повседневных автомобилях. И в ближайшие 10 лет технология по большей части заменит литье, формовку и штамповку. Так что, да, я полностью верю, что это будущее», — прогнозирует Лукас Чингер.
Что об этом думает сам Джек Рикс из Top Gear? «Каждый производитель автомобилей постоянно стремится улучшить упаковку, снизить вес, повысить топливную экономичность, а также найти способы производить свои автомобили более высокого качества и за меньшие деньги, — отвечает Рикс. — Чингер утверждает, что решил все эти проблемы сразу».
По его словам, «Это лишь вопрос времени, прежде чем во всех новых автомобилях появятся детали, напечатанные на 3D-принтере».
Космос: производство и экономия ресурсов
Когда-то мы уже думали, что 3D-печать спасет мир. Стоит ли верить в это сейчас? На самом деле появляется все больше свидетельств, что на этот раз ажиотаж не преувеличен.
Организации, исследующие космос, уже используют аддитивные процессы, чтобы изготавливать детали для ракет. Но они также изучают проблемы, которые возникнут после высадки на Луну или Марс: все необходимые ресурсы не перевезти, поэтому приходится искать способы строительства и обеспечения продовольствием, используя направленную энергию солнца и материалы, которые они найдут на месте.
NASA уже финансирует один проект по переработке мочи, фекалий и дыхания астронавтов во время длительных путешествий для производства продуктов питания и пластмасс для 3D-печати.
Медицина: имплантаты и новая форма лекарств
Кроме этого, аддитивное производство скоро войдет в наши жизни — и, возможно, даже продлит их.
- Американская компания Stryker использует 3D-печать для производства сложных ортопедических имплантатов, создать которые иным способом было бы невозможно.
- В прошлом году в США реконструировали ухо женщины, используя имплантат из живой ткани, напечатанный на 3D-принтере.
- Прошлым летом на конференции в Сан-Диего представили каркас человеческого легкого — возможно, самый сложный объект, когда-либо созданный с использованием аддитивного производства.
Ричард Хейг из Ноттингемского университета в настоящее время работает с GSK и AstraZeneca над 3D-печатью «биотаблеток». Каждая из них содержит сразу несколько лекарств, которые подбираются индивидуально для каждого пациента, что значительно упростит то, что вам нужно принимать и когда, особенно пожилым людям.
«Соблюдение предписаний — огромная проблема: у вас есть все эти лекарства, но люди просто не принимают их, — говорит Хейг. — Это огромные потенциальные выгоды, доступные для понимания».
Именно здесь перспективы 3D-печати становятся невероятно привлекательными — где технология явно упрощает или улучшает жизнь без дополнительных затрат для потребителя.
Хотите быть в курсе последних новостей и событий? Подписывайтесь на телеграм- канал «Бизнес в Кузбассе»