Эксперты влиятельного журнала Economist недавно назвали технологию 3D-печати третьей индустриальной революцией, которая тихо и незаметно происходит сейчас прямо у нас за окном. И пока некоторые страны по старинке инвестируют долговые миллиарды в ”традиционное производство”, некоторые игроки уже осознали масштаб предстоящих перемен. Например, США в ближайшей перспективе планирует вернуть производство на свою территорию взамен традиционного, но это будут главным образом высокотехнологичные и универсальные технологии на базе 3D-печати, для чего планируется масштабное государственное субсидирование этого процесса, аналогичное текущему американскому прорыву с добычей собственного сланцевого газа и нефти.
Предлагаю в этой обзорной статье рассмотреть текущее положение с 3D-печатью, а также обозначить некоторые неожиданные перспективы этого новейшего вида производства, находящегося в неразрывном симбиозе с цифровыми технологиями, Интернетом и новым видом программирования, который, кстати, ещё только предстоит изобрести и опробовать.
3D-принтеры сегодня: от пищевых…
Для меня особенно интересна тема пищевых 3D-принтеров, поэтому позвольте начать этот краткий обзор именно с них. Сейчас на этом рынке сложилась специализация: большинство моделей пищевых принтеров делают строго определенные разновидности пищи, например, различные пиццы или только торты. Для примера посмотрим на принтер, который делает любимую мексиканцами пищу – буррито. Речь пойдет о технологически простом проекте – Burritob0t 3D printer.
В качестве основы он использует свежие блинчики, которые затем автоматически наполняются различной начинкой в разных сочетаниях и пропорциях, что в сумме даёт возможность производить различные буррито. Принтер собран из стандартных компонентов и получился, по словам создателя, ”даже проще, чем он собирался его сделать” – дело в том, что от сотрудничества с Марко Манрикезем (Marko Manriquez) отказались все местные мексиканские кулинары, к которым он обратился, – никому из них идея создания автономного 3D-принтера почему-то не понравилась. Но научно-технический прогресс не так просто остановить, даже принципиальным мексиканским поварам.
Похожий 3D-принтер создан экспертами от французского Кулинарного Института. Отличительная особенность этого проекта – попытка достичь максимальной универсальности, позволяя печать практически любую еду, при этом создавая любой её дизайн и позволяя использовать собственные пищевые компоненты.
Данный принтер использует съедобные (пищевые) чернила и электронную систему послойной печати под названием FabApps (все вместе называется “стохастическая технология печати”). Кроме кондитерских изделий, на таком принтере были успешно распечатаны более плотные продукты, например, классический гамбургер, наполненный кетчупом и горчицей.
Мне показалось любопытным замечание создателя этого принтера. В одном из интервью, отвечая на вопрос “что сдерживает широкое распространение подобных принтеров на рынке?”, он выделил две основные причины: не везде доступны компоненты-полуфабрикаты, кроме того, не хватает программистов и специализированного ПО, которое сделало бы производство такого рода легким и доступным для любого новичка. Словно подтверждая его слова, французская компания Sculpteo, в том числе связанная с производством ПО для 3D-принтеров, получила $2.5 миллионов долларов инвестиций практически сразу же после открытия.
На самом деле сейчас существует огромное множество пищевых принтеров, не будем даже пытаться перечислять их, выделим лишь две большие и принципиально разные группы.
Во-первых, это относительно обычные принтеры, которые используют кондитерские наполнители и полуфабрикаты, разное сочетание и режимы приготовления которых и приводит к тому, что на выходе мы получим разные продукты определенной категории. И вторая, наиболее интересная разновидность – это высокотехнологические химические принтеры, которые будут фактически синтезировать нужные вещества прямо “на лету”. Наряду с их большей сложностью и универсальностью, у многих испытателей сразу возникают опасения, не будут ли они вредны для человеческого здоровья, ведь такой процесс синтеза полностью противоположен тому, что происходит уже в нашем желудке при переваривании пищи. С другой стороны в качестве плюса этого подхода можно констатировать: в такой искусственной еде можно сразу регулировать количество белков, жиров и углеводов, а при необходимости – обогащать ее витаминами и микроэлементами. Но не будем углубляться в противоречивые дебаты по этому вопросу, по которым пока звучит полная разноголосица мнений.
3D-принтеры сегодня: … до военных
Согласно самой последней статистике за 2012 год в мире существует уже более 1000 самых разных 3D-принтеров, и их количество очень быстро увеличивается. В силу невозможности даже простого перечисления всех их тематик, давайте окинем беглым взглядом самые серьёзные из них – для военного или аэрокосмического применения.
Современные 3D-принтеры способны производить не только еду и всякие декоративные безделушки. Например, оказалось, что экономически целесообразно производить таким способом целые ракетные двигатели. Более того, таких проектов сейчас ведётся уже несколько, в том числе есть подобный принтер и у NASA. В последнем случае, правда, 3D-принтер используется пока для производства составных частей подобных двигателей. Эксперты единым хором говорят, что уже через 5-6 лет 3D-печать будет использоваться в этой отрасли повсеместно.
Теперь о любимой мужской игрушке – оружии. Успешно предприняты несколько попыток производства полностью функционального оружия. Например, группа разработчиков под руководством Коди Уилсона (Cody Wilson) демонстративно выбрала для клонирования самое популярное в США оружие (М-4), чтобы продемонстрировать перспективность технологии 3D-печати и их доступность практически для любых целей. Если в 2011 году такие образцы были скорее одноразовыми, то последние “печатные” экземпляры оружия становятся всё более надежными и настоящими.
На данный момент несколько коллективов в США продемонстрировали концепт-производство самого разного оружия на подручных 3D-принтерах, некоторые проекты даже дают возможность свободно скачать уже готовые 3D-модели для всех желающих (самый известный из них, пожалуй, это Wiki Weapon Project).
В передовой робототехнике также заметно доминирование 3D-печати, например уже знаменитый робот AlphaDog почти на треть собран из деталей, распечатанных на таком принтере.
Искусство против засилья принтеров
Казалось бы, если с рутиной производства всё более-менее ясно, то в таких тонких вещах, как искусство и творчество, 3D-принтерам делать уж точно нечего. На самом деле всё обстоит с точностью наоборот: эти принтеры начинают своё массированное наступление даже в этой иррациональной сфере человеческого бытия.
Например, Япония испытывает настоящий бум, когда привычные памятные фотографии уже сейчас вытесняет 3D-печать. Во всех крупных городах Японии установлены специальные 3D-фотобудки (синтез технологий 3D-сканера и 3D-принтера), которые позволяют вместо уже привычной фотографии получить свою трехмерную статуэтку-фотографию с потрясающей детализацией. По мере развития этого центрального сервиса он начинает обрастать уже дополнительными услугами, например, начинает пользоваться популярностью сервис своеобразного “объемного фотошопа”, когда за дополнительную плату вас “оденут” в виртуальные одежды определенной исторической эпохи или изобразят воинствующим викингом, используя вашу трёхмерную модель полученную после предварительного трехмерного сканирования.
Вообще человеческая фантазия вкупе с возможностями и реалистичностью обрабатываемой материи становится практически безграничной. В качестве примера влияния этого симбиоза на искусство приведу выставку 3D Print Show 2012, прошедшую во второй половине 2012 года в Лондоне, где экспонировались самые разные экспонаты искусства, полученные методом исключительно 3D-печати: от диковинных электрогитар, до необычных концептов стульев, клавиатур, столов и даже человеческих органов.
Проникает эта необычная стилистика новых возможностей и в архитектурный дизайн. Например, в Лондоне сейчас популярен лего-стиль отделки помещений, составные элементы которого изготавливаются индивидуально именно на 3D-принтерах. Для этого стиля (называемого “лего-графитти”) характерно сочетание натуральных отделочных материалов (камень покрытый имитацией моха, дерево, мрамор и т.д.) с различными потёртостями и угловыми обломами этих натуральных элементов отделки, в которых легко обнаруживается стилизация их внутренней структуры под детские лего-компоненты.
Как заявляют британские дизайнеры, 3D-печать активно используется для изготовления дизайна офисов под самые различные эпохи и даже для создания точных интерьеров из различных фантастических фильмов, например “Чужого”.
Кстати о фантастике – вот уж где 3D-принтинг используется сейчас на полную катушку. Голливуд буквально “заболел” возможностью печатать различную бутафорию для съемок фильмов, от экзотических аксессуаров различных киногероев и интерьеров космических кораблей, до машины “Агента 007”, которая естественно настолько уникальна… что в природе её просто не существует. Традиционное производство в разы дороже, сложней и медлительней 3D-печати. Например, в картине Питера Джексона “Хоббит” подавляющая часть реквизита создана методом 3D-печати. Или как вам более масштабный вариант – написать сценарий мультфильма, смоделировать его основных героев и интерьер в 3D, а потом… распечатать и снять как обычный фильм. Речь идет о мультике ParaNorman, трейлер к нему приведен внизу, смотреть этот мульт лучше конечно в оригинале через 3D-очки, чтобы почувствовать весь эффект этого решения до конца:
Что ж, бесконечную череду этих арт-примеров предлагаю завершить лобовым столкновением интересов. Британский дизайнер Доминик Вилкокс (Dominic Wilcox), раздосадованный нашествием трехмерной цифровой печати, решил проверить, кто круче: 3D-принтер или одушевленный мастер своего дела. Он выбрал классическую задачу – создание макета популярного замка, для чего взял один из самых больших в мире (и красивых) кафедральных соборов – Duomo. Мастер своего дела вызвался выполнить hand made-версию замка традиционным для отрасли способом, против него был выставлен “оттюненный” под прототипирование макетов принтер "Deep Pink", собранный на базе уже стандартного для отрасли MakerBot.
В результате глава жюри и директор дизайнерского журнала Джозеф Гриме (Joseph Grima) решил присудить приз человеку, но эксперты высказали мнение, что это вообще весьма субъективное соревнование – время на детализацию макета было крайне ограничено, и если бы компьютерному модельеру дали времени хотя бы на сутки больше, он бы буквально завалил помещение макетами собора воспроизведенного с точностью, недостижимой для человека.
Именно поэтому фирма A1 Technologies, специализирующаяся на принтерах подобного типа, бросила повторный вызов дизайнеру, выставив против него чертовски хороший 3D-принтер, но результаты этого соревнования получились ещё более противоречивыми, потому как в качестве жюри на этот раз решили использовать толпу зрителей. В общем, Доминик Вилкокс вернулся уже со вторых соревнований человека с принтером с убежденностью что ”он опять победил”. Вместе с тем слепые к самолюбию цифры развития этой отрасли говорят полностью об обратном.
Дистрибуция и сервис
А пока ещё существует временный зазор между стоимостью и широкой доступностью этих, по сути, до предела индивидуалистичных технологий, расцвела модель аутсоринга и изготовления практически любого товара/деталей “под заказ” посредством 3D-принтинга через Интернет. Так возможности этой технологии удачно объединились с доступностью Интернета, жестко вклинившись в традиционный производственный бизнес, и больше всего на поприще этой бизнес-модели преуспел, что неудивительно, именно Китай.
Известный в Китае глава Alibaba.com Джек Ма называет эту модель как ”C2B” (потребитель к бизнесу, consumer to business). Это новый и очень агрессивно растущий вид торговли, который идеально адаптирован для предпринимателей использующих 3D-принтинг для производства всякой всячины.
Эта высококонкурентная и очень мобильная бизнес-модель на базе индивидуальной 3D-печати сейчас развивается не только в Китае. В Берлине уже второй год работает огромный завод FabGate использующий сразу целую армию разнородных 3D-принтеров, и который предлагает быстро отпечатать любое изделие из пластика, алюминия, бронзы, дерева, серебра, железа и стали, титана и так далее…
Чтобы лучше представлять этот специфический онлайн-бизнес, вот типичная процедура заказа для сервисов такого рода на примере берлинского FabGate, которая состоит из 3 простых шагов:
- Загрузка своей 3D-модели:
- Дальше выбирается материал для изготовления и категория товаров, также указывается количество производимых копий:
3. Теперь можно выбрать наиболее территориально-близкое к вам подразделение завода, которое и отпечатает копию вашего товара:
В общих чертах это всё. Заказ будет принят и исполнен в течение пары часов. В Германии на данный момент действует несколько десятков подобных онлайн-сервисов для быстрого прототипирования и изготовления различных предметов и деталей.
Аналогичный крупный сервис есть и во Франции, который кроме приема онлайн-заказов, также готов принять вас лично в своем магазине в центре Парижа, чтобы помочь определиться, проконсультировать или создать 3D-модель нужного вам объекта. Кстати, почти всё, что вы видите в интерьере этого магазина на фотографиях ниже – изготовлено на его же 3D-принтерах, включая свежее печенье для посетителей. Если вы сравните подобную гибкость и скорость производства с традиционным серийным производством на заводах, вы, вероятно, задумаетесь о скором печальном будущем динозавров промышленности.
Один из самых старых подобных магазинов, кстати, открытый уже более 7 лет назад, существует в Голландии – это 3DSVP. Он может много чего, но наиболее популярный его сервис – это создание собственных персонализированных чехлов и обложек ко всем популярным маркам телефонов и планшетов, собственных кошельков, брелков с собственным дизайном и так далее и тому подобное. Огромное количество веб-конструкторов на сайте этого сервиса позволяет в пошаговом режиме сделать дизайн типовой вещи даже с нулевыми представлениями о трехмерном моделировании.
И в заключении хочу если не рассказать, то хотя бы кратко упомянуть о 3D-фабрике в Нью-Йорке под названием Shapeways, которая на данный момент является самой большой фабрикой 3D-печати в мире и которая способна произвести менее чем за сутки практически любое механическое устройство (ракетные движки, описанные в начале статьи делаются именно там). Это крупнейший в мире изготовитель продукции “под заказ”.
Острый край технологий: коллапс копирайта
Ознакомившись собственно с самим предметом, давайте посмотрим, к каким далеким идеологическим последствиям приведет будущее широкое распространения технологий 3D-печати, выходящим далеко за пределы чисто технических инноваций.
Все мы в курсе, как равномерно загибается концепция копирайта по мере продвижения и распространения цифровых технологий. Грубо говоря, эпоха постмодернизма началась с массового книгопечатания – если книги стало возможным распечатывать тысячами, свободно распространяя их идеи по миру, то эти технологии перерезают пуповину между создателем и собственно самой материальной манифестацией его идеи, какую бы форму в дальнейшем она не принимала. Его творение начинает жить своей собственной и независимой от него жизнью. В цифровую эпоху эта тенденция только усиливалась, порождая агонию загибающейся интеллектуальной индустрии. И если с правом на идеи всё почти уже ясно, то следующая на очереди концепция – право на собственность вообще.
Схоластики ранних веков уже тогда задавались справедливым теологическим вопросом: кому принадлежит самость каждой вещи? Например, если библейский Иисус Христос взяв (купив) прототип из 5 хлебов и 2 рыб затем бесплатно накормил им 5000 человек (и ещё при этом осталось двенадцать коробов), то возникает вопрос – какова экономика сего действия? Кто является в этой цепочке экономическим объектом, а кто субъектом? Уже в 16 веке некоторые мыслители содрогались лишь от одних мыслей о грядущем конце традиционного экономического товарооборота при использовании подобных индивидуально реплицирующих систем.
В самом деле, если технологии 3D-печати уже сейчас позволяют перегнать в цифровую форму, скажем, Мерседес, а затем, скинув его цифровую модель на другой конец света по сети, чтобы уже там невозбранно его распечатать в каком-нибудь тихом марокканском дворике неприметного частного дома. Заголовки новостей типа ”новейшая модель Мерседеса снова утекла в торренты” в будущем могут стать обыденностью. Я помню, ещё лет 7 назад оцифрованные книги были большой редкостью, тогда казалось, что в реальном мире без “настоящей бумаги” просто не выжить, но сейчас почти любое известную книгу-произведение можно скачать из Интернета (безотносительно к отношению авторов этих книг к этому феномену). Пройдет буквально каких-то 20-30 лет, и место электронных книг займут товары широкого народного потребления, а 3D-принтеры станут покоиться в обычных отечественных квартирах наконец воплотив местную мечту о тотальном импортазамещении, только местная промышленность при этом исчезнет тоже.
Что будет с миром дальше, когда прежняя экономика станет невозможной, когда появится возможность свободно обмениваться цифровыми моделями вещей и их точными прототипами, а затем воплощать их в металл одним нажатием кнопки? Скорее всего, в некоторых странах это будет запрещено… равно как и цифровые книги – у всех вещей должен быть свой владелец, конечно. Так было издревле заведено. Выдавленную прогрессом из тюбика пасту ещё долго будут пытаться любой ценой загнать обратно. Именно поэтому я и написал о далеком марокканском домике, где на первых порах будут невозбранно рождаться на свет неучтенные никем черные как смоль Мерседесы… а потом мир изменится – производить старым способом станет просто разорительно-невыгодным перед потоком этих дешевых клонов.
Почему 3D-печать нравится лично мне?
Отвлекаясь от этих достаточно смелых и пока фантазийных мечтаний, в заключении позволю перечислить 7 субъективных пунктов, почему 3D-печать рулит лично для меня.
- Размер производимых объектов не имеет НИКАКОГО значения. Абсолютно. Большие принтеры будут строить (собирать) целые жилые многоквартальные дома - это лишь вопрос времени (это же касается и нано-объектов). Впрочем, это время уже наступило - ученые университета Южной Калифорнии разработали систему Contour Crafting, способную за 20 часов напечатать двухэтажный жилой дом. Contour Crafting - огромный принтер похожий на башенный кран с компьютерно-программным управлением, не требующим участия человека. На сегодня он способен самостоятельно выполнить до 90% всех строительных работ, людям здесь останется лишь внутренняя отделка помещений. В 2014-15 годах США планирует наладить серийное производство таких принтеров/роботов.
- Это самая любимая моя причина – рекурсивная: имея один 3D-принтер, можно с его помощью напечатать ещё один 3D-принтер, и так далее теоретически до полного торжества коммунизма. Кстати, прототип способного на это 3D-принтера уже существует – это Rep Rap.
3. Впереди теоретическая возможность создания репликатора, который сделает наличие программиста или инженера вообще не нужным. Репликатор – это фактически продвинутый симбиоз 3D-принтера с 3D-сканером + элементами искусственного интеллекта, который способен самостоятельно формулировать задание, без необходимости исходной программы/модели.
Суть идеи репликатора очень проста: вы берете некий понравившийся вам предмет (одолженный, например, у друга), ставите его в специальную камеру, после чего захлопываете дверцу и нажимаете большую красную кнопку. Устройство самостоятельно исследует (сканирует) структуру данного объекта, анализирует логику его устройства, после чего в работу вступает уже известный вам 3D-принтер, который послушно воспроизводит точную копию отсканированной модели (не забудьте отдать оригинал другу!).
Конечно, пока для такой репликации доступны лишь самые простые предметы без сложной внутренней начинки, но… время не стоит на месте. Плохая новость: убежден, в будущем репликация, скорее всего, будет законодательно запрещена а самих операторов-репликаторов будут казнить на площадях городов, поэтому с этим делом лучше поспешить.
-
3D-принтинг – это наиболее эффективный способ подручной утилизации уже отслуживших своё время вещей. Например, ваши домашние тапочки могут быть напечатаны с точно такого же материала, который использовался для производства старых тапочек, для чего последние правда придётся принести в жертву
богу научно-технического прогресса. Таким образом: резина, каучук, пластмассы и большинство других известных и повседневных материалов – прекрасно поддаются переработке и вторичному использованию прямо на месте.
- Все модели и цифровые прототипы, после их печати порождающие Вселенную вещей и предметов из нашей жизни, в силу их первоначальной цифровой природы смогут свободно распространяться и коллективно разрабатываться (модифицироваться) через Интернет подобно уже хорошо известной модели OpenSource, делая предсказанный Золотой Век возможным и технологически вполне осязаемым.
- По мере распространения 3D-печати стоимость сложно-технологических изделий существенно упадёт. Их производство станет более кастомизированным и индивидуализированным под каждого конкретного потребителя (например, перед производством кекса люди вроде меня смогут указать повышенную до предела плотность изюма на каждый кубический сантиметр теста).
7. Самую чуточку политики под самый конец… 3D-производство в будущем похоронит государственный производственный сектор с его неповоротливым монопольно-серийным производством, постепенно переводя фокус производства в частные руки. При помощи таких принтеров отдельные люди смогут точечно производить персонально (локально) востребованные продукты, ранее доступные только полноценным производителям с дорогим высокоточным оборудованием и полной производственной цепочкой проектирования и дистрибьюции. Таким образом, сотни тысяч людей сами станут независимыми частными производителями, одновременно превращаясь в автономных цифровых потребителей. К счастью или к сожалению (не знаю), но распространение этих технологий неизбежно приведет к политико-экономическим деформациям национальной экономики большинства традиционных государств.
P.s.: Вместо пропущенного вступления – самые общие принципы работы и устройства стандартного 3D-принтера можно увидеть на образовательном видео ниже:
Релоцировались? Теперь вы можете комментировать без верификации аккаунта.