«Югополис» выяснял, как работают 3D-принтеры и когда они войдут в повседневную жизнь.

Технология 3D-печати появилась в 1986 году в США, но ее бурное развитие ожидается только сейчас — после истечения срока действия патента в 2014 году. Уже возможно распечатывать дома, машины, сладости и даже оружие.

Со стороны может показаться, что 3D-печать граничит с фантастикой, но на деле технология не такая уж поразительная. Сам аппарат может быть разного размера, в зависимости от того, предназначен он для промышленных целей или для домашнего использования. Принтер управляется через специальные компьютерные программы, в которые загружается трехмерная модель того, что мы хотим распечатать. Далее модель программируется как список команд, его воспринимает принтер и начинает действовать. В головку устройства поступает материал, и она слой за слоем печатает.

Краснодарский инженер-электрик Артем Соболев сделал 3D-принтер модели RepRap своими руками по схемам, скачанным из интернета. Теперь Артем не только сам применяет технологию, но и ведет занятия в студии трехмерной печати.

— Принтер можно собрать из подручных материалов, хоть немного разбираясь в том, как его потом подключить. Схемы, инструкции и программное обеспечение выложены в интернете в открытом доступе, - рассказывает Артем. — Почти все детали я купил в магазинах строительных материалов. Комплект двигателей и кое-какую электронику пришлось заказать в Китае. Разработчики исходили именно из того, чтобы все детали были доступны и люди могли сами собрать 3D-принтер.

При наличии всех составляющих Артему понадобилась всего пара дней, чтобы полностью собрать устройство. Но первую модель удалось напечатать только через два месяца — все это время он осваивал программу и настраивал принтер.

Цена такого 3D-принтера — от 10 тысяч рублей. Модель RepRap характерна устойчивым каркасом и сравнительно большой областью печати — 15 сантиметров. Купить аналогичный принтер уже собранным будет стоить существенно дороже. Демократичный 3D-принтер китайского производства Duplicator стоил порядка 50 тысяч рублей, и это было до стремительного падения российской валюты. Duplicator можно заказать в интернете, в течение месяца его доставят в почтовое отделение. Средняя цена для удобного в обращении принтера — около 100 тысяч. Чем дороже, тем проще пользоваться.

Расходным материалом для большинства принтеров служит биоразлагаемый пластик PLA, который получают из кукурузного крахмала. Из него делают детали для 3D-принтеров и самых разных устройств, а также сувениры, статуэтки — список ограничивается только фантазией.

Это долговечный и нетоксичный материал. Пластик плавится при температуре от 170 до 250 градусов по Цельсию. Получается, из него безопасно делать даже чашки для горячих напитков — вода, как известно, кипит при ста градусах. PLA покупают в килограммовых катушках, диаметр "шнура" 1,75 сантиметра. Из одной катушки можно напечатать 300 шахматных фигурок — так обычно объясняют новичкам. Если брать оптом (16 катушек) у российских производителей (их всего два), то выйдет по 600 рублей за катушку. С доставкой из Китая получается дороже, порядка тысячи рублей.

Наполнение фигурок из PLA можно регулировать — от полых до полностью заполненных. Как правило, выбирают золотую середину и настраивают печать "сеточкой", в этом случае вещь получается достаточно прочной и экономится расходный материал. Изделиями можно пользоваться сразу же после того, как принтер закончил работу — время для сушки или затвердевания не требуется.

Трехмерные принтеры могут использовать не только пластик. Пистолет возможно напечатать с помощью металлического порошка, который запекается лазером. Оружие будет стрелять и не уступит по характеристикам образцам, произведенным обычным способом. В 2014 году китайская компания WinSun Decoration Design Engineering Co умудрилась напечатать сразу десять домов за одни сутки. Принтер изготовил блоки, которые и составили дома.

Другое полезное применение технологии — это печать запчастей для самолетов и кораблей. Это удобней, чем заказывать, потому что компания может сама производить все необходимое и создавать, например, детали, которых нет в продаже. Существуют принтеры, использующие сахар или шоколад. Они создают самые настоящие, съедобные сладости причудливых форм. Такие устройства запустить сложнее, так как материалы имеют разные переходные состояния. У шоколада их сразу несколько, и нужно досконально понимать физические процессы, чтобы принтер напечатал то, что нужно.

Сложнее всего с печатью органов, ведь речь идет о жизнедеятельности клеток. Врачи давно научились выращивать кожу в чашках Петри. Однако напечатать объемное сердце или кость в заданной форме куда сложнее. В чашке Петри клетки благополучно питаются и дышат. При попытках печати клетки погибали без питания еще до окончания процесса. Сильно упрощая, можно сказать, что теперь будущий орган сооружают несколькими шприцами, они подают клеточную массу и создают структуру, которая снабжает клетки кислородом и питательными веществами. Сегодня самый востребованный для трансплантации орган — это почки. Ученые упорно работают над тем, чтобы научить полноценно их воссоздавать и затем правильно пересаживать. По прогнозам, это произойдет лет через 20-30. Органы с менее сложной структурой уже поддались биологам — человеку был трансплантирован мочевой пузырь, полученный с помощью принтера.

Самое большое достижение на сегодняшний день — это то, что 3D-принтер отправили на МКС осенью 2014 года. Космонавты уже печатают в условиях невесомости необходимые приспособления, например, в декабре они сделали гаечный ключ. Это большой прорыв, ведь раньше приходилось подолгу ждать, пока на орбиту привезут внезапно понадобившиеся предметы.

— Ученые обещают, что 3D-принтеры будут в каждом доме наряду с привычными бытовыми приборами. Со временем они станут доступней и проще в обращении. Все идет к этому: последние принтеры уже практически не надо программировать, достаточно установить программу с флешки, — говорит Артем Соболев. — Я думаю, скоро можно будет легко распечатать себе необходимую утварь или наглядный образец для образования, будь это древнее кольцо или зуб тираннозавра.