3D-принтер – нові технології 21 століття.

Чак Халл, 75 років, хімік. Та ідея, яка принесла йому популярність йому привидівся уві сні, точно так само як в свій час Менделєєву наснилася його періодична система елементів. За допомогою винаходу Халла друкують кістки, в тому числі зуби і навіть цілі органи. Мається на увазі, одна з різновидів 3D-друку — стереолитография. В процесі стереолітографії промінь лазера стимулює реакцію фотополімеризації, при цьому пластик твердне, і після декількох операцій у Вас готове виріб. У своєму винаході він поєднав відомі реакції з друкованими технологіями. Краса знайденого рішення вражає. Форма виробів спочатку була непоказною: у 1983 році першим об'єктом апарату Халла, стала мініатюрна і непрезентабельний чашка, її апарат друкував кілька місяців. Сучасні вироби друкуються кілька годин.

Створенням свого першого принтера Халл поклав початок цілої нової галузі - так часто званої «тривимірної друку» або під іншою назвою — «адитивні технології». Визначення це набагато більш точне і ширше розкриває суть революції, здійсненої Халлом – при адитивної технології кінцевий об'єкт виходить при поступовому додаванні нового матеріалу. на відміну від традиційного виробництва (коли з заданого шматка матеріалу шляхом обробки одержують готовий виріб, видаляючи зайвий матеріал у відходи).

   Надрукувати на таких 3D-принтерах можна дуже багато чого: цілі будинки, зброю, моделі наднових зірок і навіть торти.

Обсяг виробництва виробів у світі все дуже швидко зростає. Сьогодні - 3 мільярди доларів, в 2020 році приблизно більше 12 мільярдів доларів. Вже зараз автогігант Rolls-Royce - використовуючи ці технології, друкує лопаті турбін для авіадвигунів (що саме по собі говорить про надійності і ефективності технології, якій довіряється життя людей).

Краще, ніж надрукувати на 3D-принтері рішення не знайти, якщо необхідно створити модель виробу, прототип, показати його замовнику, дослідити його і доопрацювати його за результатами випробувань. Економія часу і зниження матеріальних витрат із-за значного зниження відходів порівняно з традиционнными способами досягають колосальних значень.

З використанням 3D-друку стало можливим виготовити одним процесом складні вироби, а не розбивати процес створення одного виробу виготовленням на різному устаткуванні і у кілька етапів, так як за традиційною технологією неможливо за один раз виготовити вироби такої складної форми.

Створення 3Д-виробів чудово ілюструє сьогоднішній підхід до виробництва, так як практично всі етапи, від креслення до безпосереднього використання виробу, координується комп'ютером. Так, до початку друку об'єкт проектується на комп'ютері, на ньому ж обробляється, переводиться в спеціальний, зрозумілий для принтера, формат, і після цього в цифровому вигляді відправляється на друк.

Цікаво зауважити, що Чак Халл також придумав один з перших файлових форматів для 3D-друку. Комп'ютерна обробка робить можливим і зворотний процес: реальний об'єкт можна оцифрувати за допомогою 3D-сканера, перевести в креслярський формат і відтворити (у скоригованому або незмінному вигляді) на тривимірному принтері.

    Це дозволяє використовувати можливість адитивних технологій для оперативної підгонки виробу або для нового в залежності від запитів споживача, що зараз називаються персоналізацією і кастомізацією. Застосування цього буде знайдено, а часто вже і відбувається в тих же областях друкування внутрішніх органів і скелетних кісток, що неможливо без урахування відмінних рис конкретного пацієнта .

У адитивних технологій є, звичайно, і свої недоліки. Думки критиків в основному сходяться на недостатню якість виробів і швидкості їх створення. Поки вважається, що звичайні кування і лиття набагато швидше і якісніше. Однак, за двадцять років швидкість 3D-друку істотно збільшилася. І буде збільшуватися далі: виробники знаходять вихід у використанні кілька друкуючих головок, що дозволяють використовувати різні кольори і матеріали за один прохід, а також прискорюють друк. Не так давно споживачі було презентовано прототип принтера, який дозволяє виготовляти складні форми практично за хвилини. Технологія «безперервного друку» дозволяє буквально вирощувати об'єкт стає з розчину фотополімеру, на відміну від нарощування поступово, шар за шаром.

  Опоненти стверджують, що якість може бути поліпшена і, якщо моделі, які отримують з використанням дешевих принтерів, призначених для домашнього використання, виходять негладкими, деталі не достатньо опрацьовані, то, з одного боку, зростає роздільна здатність пристроїв, а з іншого зовсім не завжди потрібно (тим більше в промисловому виробництві) практично мікрон дозвіл. Більш часто необхідна можливість терміново створити, протестувати і при необхідності поміняти параметри моделі і надрукувати знову. Адитивних технології з цим справляються чудово.

   Створюючи свій перший принтер, Чак Халл вважав, що від його громіздкий апарат пройде довгий шлях до сучасних швидких і набагато більш досконалих пристроїв. І такий всеосяжний діапазон застосування адитивних технологій і уявити не міг. Не буде великим перебільшенням сказати, що протягом найближчого часу друк органів людського тіла стане звичайною практикою, кількість матеріалів і методів друку нарівні з традиційним виробництвом.

Основний матеріал для 3D-друку – різного роду полімери, дещо меншою мірою - металеві склади. Найближчим часом прогрес в галузі виготовлення мікропорошків стане дозволяти ефективно оперувати різноманітними металами, а також значно розширити спектр і властивості сплавів, які використовуються. І якщо в нинішній час в більшості своїй використовуються 1 - і 2-складові композиції сплавів, то скоро адитивні технології стануть більш багатими на складні металеві склади, вже використовуються у звичайній металургії. Найближчим часом буде більш широко використовуватися і композитна кераміка, яка являє собою самий швидко розвивається ділянку матеріалознавства.

Підкорення людиною просторів Космосу так само дасть потужний поштовх для подальшого розвитку широкого діапазону технологій. Посилання на орбіту різних виробів ще довго буде дорогим справою, набагато вигідніше і простіше виготовляти все там же, на орбіті, і краще всього з знаходяться «під рукою» на планетах або астероїдах матеріалів.

                                 3D череп – вже не фантастика

В недавньому часі одному американському пацієнту було встановльон виготовлений на 3D-принтері імплантат, який замінив 75% черепної кістки. Це перший в історії подібний випадок. Цей імплантат був надрукований компанією Oxford Performance Materials після 3D-сканування визначили точні параметри черепа пацієнта - 3D-друк краще, ніж яка б то не було технологія підходить для таких індивідуально обумовлених випадків і дозволяє виготовити об'єкт з термопластика набагато точніше зазвичай застосовується титанового. Компанія заявляє, що тільки в США ця технологія може допомогти більш ніж 400-м пацієнтам щомісяця. Однако эта новость не значит, что уже в скором времени можно будет за считанные минуты изготовить какой угодно череп: у компании OPM на всю работу уходит около 2-х недель, а используемые принтеры значительно отличаются от базовых моделей, которые доступны на потребительском рынке.

                Ювелирные кулоны Chestahedron

    Пропаганда «свободы от свободы творчества» архитектора из Калифорнии Фрэнка Честера  - это отказ от условно объективного  и  субъективного подходов в искусстве в сторону нахождения неких «первоначальных природных духовных форм».

Вивчаючи довгий час платонові тіла (володіють просторовою симетрією правильні багатогранники) і біоморфні структури, Френк Честер відкрив зовсім нову геометричну фігуру «честагедрон». Як виявилося згодом його гептаэдр (семигранник) точно збігається з зовнішньою і внутрішньою структурою серця людини. Колекцію ювелірних кулонів c «честагедронами» з срібла, бронзи та інших металевих сплавів випустили в 2014 році з допомогою 3Д-принтера як модерний варіант звичних підвісок-сердечок, що залучає широкі маси споживачів до прогресу і нових технологій.