Клюв для символа

Высокие технологии пришли на помощь живому символу Соединённых Штатов. В Birds of Prey Northwest живёт самка белоголового орлана по кличке Beauty, покалеченная выстрелом, но получившая удивительный клюв-протез, напечатанный на 3D-принтере. Благодаря протезу птица самостоятельно ест и пьёт и не будет усыплена.

Технологии 3D-печати — из тех, что выглядят как настоящее чудо или фокус, но доступны уже сейчас, а потенциал имеют просто колоссальный.

Трёхмерную печать породило распространение трёхмерной графики. Действительно, почему напечатанное изображение предмета обязательно должно быть таким плоским? Значит, нужно отказаться от плоской бумаги и воспроизводить не картинку, а… сам предмет.

В середине 1980-х годов появилась стереолитография: Чарльз Халл придумал процесс послойного затвердевания полимера и создание таким способом объёмных моделей. Теперь, взяв за основу печатающую офисную технику, создают всё более и более совершенные 3D-принтеры.

3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием разных исходных веществ. Но конечная цель одна и та же — послойное выращивание твёрдого объекта. Слой за слоем жидкий или порошкообразный материал, загруженный в контейнеры принтера, наносится на платформу-основу, затвердевая под действием ультрафиолета, тепла или лазера.

Что за материал загружается в контейнеры? Зависит только от того, что будем печатать! В Корнеллском университете в лаборатории Computational Synthesis Lab собрали аппарат, работающий со съедобными жидкими субстанциями, например, тестом или шоколадом. Точно так же слой за слоем происходит печать готового блюда, дизайн которого задаётся на компьютере. Голодные учёные печатают себе 3D-сыр, 3D-лепёшки и даже 3D-гамбургеры — не бог весть какие деликатесы, зато можно перекусить, не отрываясь от работы. Подобное оборудование планируют предлагать для оснащения торговых точек быстрого питания (отчего оно станет, видимо, ещё быстрее).

Для непищевых целей в 3D-принтеры загружают порошкообразные смеси керамики, металла, пластика, гипса. Склеивание частиц порошка с помощью плавления или связующих приводит к образованию объёмных предметов, которые можно одновременно раскрашивать в нужные цвета. Недорогие модели 3D-принтеров — а недорогими считаются аппараты по цене 20 000 долларов, например, от Z Corporation — дают не очень высокую точность изготовления, зато стоимость готового продукта всего 5—10 долларов.

Как создаётся модель продукта? Например, при помощи быстрого прототипирования (Rapid Prototyping). Производится пространственное сканирование предмета: на его поверхность проецируется световая полоса или сетка и её положение записывается внешними видеокамерами. Постепенно по мере сканирования выстраивается точный образ поверхности и записывается трёхмерная текстура. Большое разнообразие 3D-сканеров предлагает марка Cyberware, начиная от Head Scanner, для объектов не крупнее человеческой головы, до Whole Body Scanner (сканера всего тела).

Кстати, насчёт головы и тела: с такой технологией можно производить не только оцифровку скульптур, но и живого человека. Конечно, до печати наших двойников дело пока не дошло, а вот отдельные органы, кости и зубы 3D-принтеру изготовить вполне под силу. Биологические принтеры, созданные в Вашингтонском государственном университете, выдают по лекалам точные копии костей, ни по виду, ни на ощупь не отличающиеся от оригинала. Компанией Organovo совместно с Invetech предложено оборудование для печати мягких тканей и внутренних органов. В качестве «чернил» такой аппарат использует культивированные клетки (эпителиальные, соединительные, мышечные), гидрогель, коллаген. Печатающая головка выкладывает всё это в запрограммированном порядке. Фактически мы движемся к тому, чтобы без труда изготавливать себе любые «запчасти»!

С развитием 3D-печати промышленное производство ждут серьёзные изменения — новые технологии сборки удешевят и упростят его. Среди недостатков технологии пока называют небольшой выбор используемых материалов и низкую скорость печати. И ещё узкую направленность каждой модели: на принтере для колбасы не напечатаешь айфон.

В 2009 году случилось совсем удивительное. 3D-принтер напечатал детали для самого себя, и собранная копия тоже начала изготавливать свои копии. Самореплицирующийся 3D-принтер носит название RepRap. Печатающая головка RepRap сделана из того же полимера, которым она и печатает, а вся конструкция оптимизирована для самовоспроизводства. Но пока финальную сборку «потомков» принтера завершает всё-таки человек.