3D nyomtató - a második ipari forradalmat elhozó technológia
Mit jelent a 3D nyomtatás?
A 3D nyomtatás egy évtizedek óta alkalmazott eljárás az iparban, ahol "gyors prototipizálásnak" is nevezik. Ez a technológia az 1980-as években jelent meg, kezdetben hatalmas költségvetéssel rendelkező vállalatok, például az űripar vagy a Forma-1 csapatai használták.
A szokásos nyomtatókhoz hasonló módon működnek, tinta helyett különböző anyagokat (a műanyagtól az ezüstig vagy akár a titánig) használnak, amelyeket egymás után "nyomtatnak", így egy tárgyat építenek.
A 3D nyomtatók lehetővé teszik a tervezők számára, hogy nagyon rövid idő alatt elkészítsék a prototípust. Így gyorsan tesztelhető és átalakítható, jelentősen csökkentve a prototípus stádiumától a késztermékig való áttéréshez szükséges időt.
Például a Forma-1-es autógyártók nagy sebességű prototípus-készítéssel rendkívül pontos formájú alkatrészeket hozhatnak létre, például spoilerek. Ezeknek az összetett alkatrészeknek a gyártása klasszikus módszerekkel több hétig is eltarthat, de a 3D nyomtatók használata ezt az időszakot csak 48 órára rövidítette. Így a megtakarított idő lehetővé tette a gyártók számára, hogy az alkatrészek több változatát teszteljék, és sokkal gyorsabban érjék el a végleges verziót.
A 3D nyomtatók használatának további előnye, hogy képesek olyan formákat előállítani, amelyeket tömeggyártási technikák segítségével lehetetlen létrehozni. Ez lehetővé teszi a vállalatok számára, hogy a biomimikriához folyamodjanak, a természetben jelenlévő formanyomtatványokat lemásolva hatékonyabb termékeket kapjanak alacsonyabb költségek mellett. Az egyik ilyen példa az MIT-ből származik, ahol a Neri Oxman által vezetett kutatók 3D nyomtatóval készítették a legkönnyebb és legerősebb betonoszlopot. Abból a tényből kiindulva, hogy a növény szárát különböző sűrűségű függőleges szálak alkotják, Oxman 3D nyomtatóval különböző sűrűségű betonszálakból készült szerkezetet nyomtatott ki.
Ma ez a technológia jelen van a legtöbb kutató laboratóriumban, amelyek olyan eszközöket gyártanak, amelyek borotvákat, a legkifinomultabb okostelefont vagy akár a repülőgépek összetett alkatrészeit gyártják. A 3D nyomtatók nagy tárgyakat is előállíthatnak: 2011-ben az Urbee lett az első autó, amelynek külső alkatrészeit teljes egészében egy 3D nyomtató segítségével hozták létre.
A technológia az elmúlt 20 évben óriási fejlődésen ment keresztül, ma 40 fajta anyagból lehet 3D-s modelleket kinyomtatni. Ennek eredményeként a 3D nyomtatókat már nem csak prototípusok készítéséhez használják, hanem még a késztermékekhez is.
A NASA szakemberei úgy vélik, hogy a 3D nyomtatók hatékony módszerek a Nemzetközi Űrállomás megfelelő működéséhez szükséges eszközök és alkatrészek előállítására. Jelenleg egy kilogramm berendezés szállítása az SSI-be körülbelül 20 000 dollárba kerül, így egy 3D nyomtató használata jelentősen csökkentené a költségeket. Ezenkívül a 3D nyomtató rugalmasságot kínál. A 3D-s nyomtatási projektben a NASA-val együttműködő egyik kutató, Gonzalo Martinez kifejtette: "Ha az Apollo 13 űrhajósainak 3D-nyomtatója lenne a fedélzeten, a híres "Houston, van egy problémánk" kifejezés valójában az lett volna, hogy "Houston, problémánk van, küldjön egy sablont a megoldáshoz szükséges eszköz kinyomtatásához".nak nek ".
2011-ben az amerikai űrügynökség szakemberei sikeresen tesztelték egy műszer (francia kulcs) nyomtatását nulla gravitációs körülmények között. Ennek eredményeként a NASA bejelentette, hogy 2014-ben ezzel a technológiával kívánja felszerelni a Nemzetközi Űrállomást.
A nyomtatók egyre hozzáférhetőbbek a kézművesek számára
Annak ellenére, hogy a 3D nyomtatók évtizedek óta léteznek, ma már sokan használják az objektumok készítésének lelkesedését, egy ilyen rendszer költségeinek jelentős csökkenése következtében.
Ha az iparban használt 3D nyomtatók akár egymillió dollárba kerülnek, a kis méretű tárgyak gyártására készletek 1300 dollártól kezdődően vásárolhatók meg.
Ma emberek tízezrei használják ezt a technológiát tárgyak és alkatrészek tervezéséhez és létrehozásához. Már több mint 15 000 modell megtalálható a 3D nyomtatórajongók számára legfontosabb helyen, a Thingiverse-en. A létrehozott tárgyak a hasznosaktól, például vázáktól, fogkefetartóktól kezdve a különféle játékokig (például sakkkészletekig), a valódi műalkotásokig vagy akár hangszerekig terjednek.
Az oldal a "nyílt forráskódú" filozófián alapul, ami azt jelenti, hogy az oldalra feltöltött bármely modell ingyenesen elérhető, és bárki módosíthatja a saját preferenciái szerint.
Az objektumokat ingyenes szoftveralkalmazásokkal lehet létrehozni a számítógépén, például a Google Sketchup vagy a TinkerCAD segítségével.
Bre Prettis, az egyik legismertebb vállalat, a MakerBot vezérigazgatója szerint „mindent meg kell tennünk azért, hogy ez a technológia az új generáció kezébe kerüljön. A mai gyerekeknek ismerniük kell a "digitális dizájnt" a holnap problémáinak megoldása érdekében. ".
A 3D nyomtatógyártók szerint 2012 az az év, amikor az 1000 dollár alatti ár először jelenik meg a piacon, és hogy az ilyen berendezések ára csökken, mivel a technológiát egyre többen alkalmazzák.
Ennek a forradalmi technológiának a történetében a legfontosabb lépés az a pillanat lesz, amikor már nem a rajongók kiváltsága lesz, hanem egyre több ember fogja használni.
"Ha demokratizálni tudjuk a hozzáférést ehhez a technológiához, a felhasználói körünk növekedni fog" - mondta Abraham Reichental, a 3D Systems vezérigazgatója. "Ez a technológia a gyermek hálószobánkba kerül. A 3D nyomtató lehet az utolsó játék, amelyet gyermekeinknek vásárolunk, mert ezt követően ők maguk készítik őket, ez a folyamat ösztönzi a kreativitásukat."Reichental azt állítja.
2010 és 2011 között a 3D Systems által gyártott 3D nyomtatók átlagos ára felére csökkent, és ha a tendencia folytatódik, a Reichental előrejelzése hamarabb megvalósulhat, mint várnánk.
A kalózkodás kihívása
Bár a 3D nyomtatási technológiát egyelőre korlátozott mértékben alkalmazzák, a meglévő termékek első "kalózpéldányai" már megjelentek a piacon.
Így a világ egyik legnagyobb fájlmegosztással foglalkozó webhelye, a The Pirate Bay január 23-án jelentette be, hogy elindít egy speciális kategóriát, amely a 3D modellek számára készült. "Mi, mint társadalom, mindig terjesztettük az információkat, és továbbra is ezt fogjuk tenni. Úgy gondoljuk, hogy a másolás szempontjából a következő lépés a digitális formától a fizikai formáig tart. Hisszük, hogy az emberek hamarosan kinyomtatják autóalkatrészeiket, és legfeljebb 20 év múlva letöltenénk cipőinket az internetről.", Bejelenti a Kalóz-öböl kiáltványát.
"A társadalom óriási hasznot fog ebből a technológiából: többé nem lesz szükség arra, hogy nagyszámú terméket szállítsanak a földgömb különböző részeire, nem lesz több kényszerülő gyermek, és az éhes embereket meg lehet majd etetni "nyomtatott" étel. Már nem csak a receptet fogjuk terjeszteni, mint manapság, hanem még az ételeket is ", a" kalózok "kiáltvány optimizmussal zárul.
Jelenleg azokat a digitális modelleket, amelyeket a Pirate Bay közösség tagjai terjesztenek, saját maguk készítik, de mivel a technológiát egyre több ember alkalmazza, minden bizonnyal lesznek olyan "modellek" is, amelyeket az őket birtokló emberek vagy vállalatok engedélye nélkül terjesztenek. az alkotások jogait.
Más szóval, ha ma az internet megkönnyíti a hollywoodi dalok és filmek illegális másolását, néhány évtized múlva lehetőség lesz fizikai termékek "kalózozására".
Az első problémák már megjelentek, a Thingiverse oldalt a Games Workshop (társasjátékokat gyártó vállalat) azzal vádolta, hogy illegálisan adott otthont a Warhammer játék egyik modelljének, amely felett a vállalat rendelkezik a szellemi tulajdonjogokkal.
Annak ellenére, hogy Thingiverse kivonta a nyomtatást az oldalról, hamarosan megjelent a The Pirate Bay-n, jelezve, hogy a 3D-s kalózkodás elleni küzdelem legalább olyan nehéz lesz, mint a zene és filmek illegális letöltése ellen.
3D nyomtatók az orvostudományban
A 3D nyomtatók nem csak az objektumok alkotásai. Az orvostudomány számára is ígéretes technológia, ahol már használják emberi szövetek, sőt szervek nyomtatására.
Ennek a technológiának a bemutatójára tavaly került sor a kaliforniai TED konferencián. Dr. Anthony Atala 3D nyomtatóval nyomtatta ki a vesét a nyilvánosság előtt.
Amint az emberek hosszabb ideig élnek, a regeneratív orvoslás egyre fontosabbá válik. "Az elmúlt 10 évben a szervátültetést igénylő betegek száma megduplázódott, de az adományozott szervek száma nagyon keveset nőtt" - magyarázta Dr. Atala a TED szakaszában. Ezért tekintik a 3D nyomtatókat az orgonaválság egyik lehetséges megoldásának, amely napról napra egyre hevesebbé válik.
Jelenleg a technológia még gyerekcipőben jár, de a gyógyszergyárak egyre többet fektetnek annak fejlesztésébe. Az egyik ok, amiért érdeklődnek a 3D nyomtatók iránt, az a lehetőségük, hogy megkönnyítik az új gyógyszerek tesztelését. Ha például a vállalatok az emberi májhoz hasonló szöveteket nyomtathatnak, ez lehetővé teszi számukra az új gyógyszerek hatásainak tanulmányozását. Így egy új gyógyszer káros hatásai sokkal gyorsabban és sokkal alacsonyabb költségekkel lesznek megfigyelhetők, mint a jelenlegi klinikai vizsgálatok.
A 3D nyomtatóknak köszönhetően egy másik újítás Belgiumból származik, a mesterséges csípő gyártására szakosodott Materialize cégtől.
Mivel már nem kell mesterséges csípőt létrehozniuk tömeggyártási technológiák alkalmazásával, a Materialize szakemberei modellezhetik az egyes termékeket a vásárlói testre, reprodukálva a csontok természetes görbéit, biztosítva, hogy a termék könnyebben hegeszthető legyen a beteg természetes csontjához. Továbbá, mivel a 3D nyomtatók rendkívüli pontossággal rendelkeznek, a nyomtatott műcsípő belső szerkezete megegyezik a természetes csontokéval, ami lehetővé teszi, hogy könnyebb legyen, mint a szokásos műcsípő, anélkül, hogy befolyásolná erejét.
Egy másik újítás, amelyet Belgiumban készítettek 3D nyomtatók segítségével, a Hasselt Egyetemtől származik. A világon először egy 83 éves nőnek alsó állkapcsát 3D nyomtatóval nyomtatott egyedi titán implantátumra cserélték. Jules Poukens professzor, az ebben az eredményben részt vevő kutatók a 3D-nyomtatók által az orvostudomány világában elért változásokról beszéltek: "A technológia forradalmat okoz az orvosi iparban. Egy hagyományos műtét 20 óráig tartott volna, a gyógyuláshoz szükséges kórházi kezelés ideje pedig 2-4 hét lett volna, de ez a műtét csak 4 órán át tartott, és a beteget 4 nap múlva elengedhették.". Az egyetemi szakértők arra számítanak, hogy az ilyen implantátumokat a jövőben széles körben alkalmazzák.
Németországban a Fraunhofer Intézet kutatói 3D nyomtatókat használnak mesterséges erek előállításához. Két szakaszban készülnek: először a műcsöveket 3D nyomtatókkal nyomtatják ki, és a létrehozott csöveket nagy teljesítményű lézersugárral kezelik, hogy megkapják a valódi vénák rugalmasságát. A Fraunhofer Intézet kutatói szerint ezek a mesterséges erek alkalmazhatók olyan betegeknél, akiknél koszorúér bypass műtétet végeztek.
Optimista előrejelzések
A 3D nyomtatók egyik legoptimistább támogatója a feltaláló és futurista Ray Kurzweil. Azt állítja, hogy az élvonalbeli technológiák elterjedtsége az elmúlt években folyamatosan emelkedett, és ugyanez fog történni ebben az esetben is.
Nemrégiben Kurzweil a londoni "Tanulás a határok nélkül" rendezvényen mutatta be elképzelését. Ha a 3D nyomtatókat ma viszonylag kevés területen használják, akkor 10 év múlva "képes leszünk 3D nyomtatót eljuttatni egy szegény országba, amelynek emberei képesek lesznek egy másik nyomtató alkatrészeinek kinyomtatására" - mondta Kurzweil. "Ezzel a nyomtatóval még kettőt, majd nyolcat és így tovább nyomtathatnak. Ezekkel a nyomtatókkal kinyomtathatják a modern élethez szükséges összes elemet, a ház alkotóelemeitől a tiszta víz szállításához szükséges csövekig vagy akár a napelemekig "- jósolja Kurzweil.
A Kurzweil Singularity Egyetemre járó hallgatók már 3D-s nyomtatókkal felépíthető épületek tervezésén dolgoznak.
Optimista elképzelésüket a Cisco vezető futuristája, Dave Evans is osztja. "Olyan világ felé tartunk, amely felhagy az „egy méret mindenkinek” modellel az „egy méret egyre” modell mellett. Rendelésre bármi létrehozható, minden objektum testreszabható"Mondja Evans. "Ahogy manapság teljesen természetesnek tartjuk a zene letöltését az internetről, úgy a jövőben is fizikai tárgyak letöltésére törekszünk" - mondta Evans, hozzátéve, hogy a jövő otthona magában foglalhat egy személyes 3D nyomtatót is.
Bre Prettis, a MakerBot vezetője ugyanolyan optimista: "Célom, hogy a MakerBot nyomtatók elérjék a holdat, és segítsenek egy olyan bázis kiépítésében, amely befogad minket." Prettis úgy véli, hogy a 3D-s nyomtatók a legpesszimistább forgatókönyvet is optimistává tudják alakítani: "Remélem, hogy egy apokaliptikus esemény esetén az emberek készek lesznek arra, hogy otthon legyenek a MakerBot nyomtatók, amelyeket használni fognak olyan dolgokat gyárt, amelyeket már nem tudok megvásárolni a boltból. Ezért mondom, hogy a MakerBot nem árul terméket, hanem valóban megváltoztatja a jövőt. ".
A 3D nyomtatók társadalomra gyakorolt hatását nehéz megjósolni, de néhány fontos hatás kezd kialakulni. Így jelenleg a legtöbb terméket a legalacsonyabb gyártási költségekkel rendelkező országokban gyártják, majd az óceánokon keresztül szállítják: a 3D nyomtatóknak köszönhetően olyan termékek hozhatók létre, ahol az ügyfelek tartózkodnak, valamint az alkotások testreszabására. mindegyik íze egyes esetekben kiküszöböli a tömegtermelés szükségességét.
A 3D nyomtatók azt is ígérik, hogy váratlan hatással lesznek a társadalomra. Ha ma az emberek a megvásárolt termékeket márkák segítségével építik identitásukra, akkor a jövőben lehetőség nyílik arra, hogy a személyi identitás saját, 3D nyomtatók segítségével készített alkotásaink eredménye legyen.
A 2D nyomtatási forradalomban körülbelül 40 év kellett ahhoz, hogy Gutenberg találmánya Európában elterjedjen, és gyökeresen megváltoztatta a társadalmat. Ahogyan senki sem jósolta, hogy a nyomtatás miként csökkenti a katolikus egyház kontinensre gyakorolt befolyását és ösztönzi a modern tudomány megjelenését, ma már lehetetlen előre látni mindazokat a változásokat, amelyeket ez az új nyomdai forradalom fog kiváltani. Egy dolog biztos: ahogy a technológia tökéletesedik, replikátor-az A Star Trek elhagyja a szépirodalom területét, hogy a mindennapi életben használt eszközzé váljon.