Доступная 3D печать для науки, образования и устойчивого развития

ЭнрикеКанесса

Отделнаучныхпубликаций МеждународныйцентртеоретическойфизкиАбдусаСалама,Триесте,Италия canessae@ictp.it

Дешёвая трёхмерная (3D) настольная печать, хотя ещё и в стадии младенчества, быстро взрослеет с помощью, по-видимому, безграничного потенциала. С её способностью воспроизводить 3D объекты – от археологических экспонатов, сложных математических поверхностей, до медицинских протезов – технология имеет многообещающие перспективы для науки,образованияиустойчивогоразвития.

выдавливаемого расплавленного пластика (как изображено на рисунке справа). Новые технологии печати также получают пользу от проектов с открытыми исходными кодами (например, программный и аппаратный Arduino) и от свободного обмена цифровыми файлами черезИнтернет.

Программное обеспечение с открытым исходным кодом позволяет нам разрабатывать трёхмерные объекты, а также управлять 3D принтерами для печати созданных объектов, существует множество доступных пособий и инструкций по использованию этих программ. Расходным материалом для большинства современных 3D принтеров служит биоразлагаемый пластик PLA (Polylactic acid – полимолочная кислота), экологически чистый материал, полученный из кукурузного крахмала, или ABS (Acrylonitrile butadiene styrene – акрилонитрил- бутадиен-стирол) полимер, полученный из ископаемого топлива. Последний обычно используют для производства автомобильных бамперов из-за его прочности и жесткости, а также из него делают детали ЛЕГО. Пластиковая нить плавится при температуре от 170 до 250 градусов Цельсия,чтобысоздать несколькослоёв,суммирующихсявцельныйнапечатанный3 D объект. Результатом может быть объект – математическая модель бутылки Клейна, или ансамбль подвижных звеньев, показанный на рисунке внизу. Некоторые из новых 3D принтеров могут печатать своисоставныекомпоненты.

Единственным ограничением для этой "простой" альтернативной технологии является ограничение размеров печатаемого объекта (обычно 20х20х20см), что объясняется экономией на составных частях. Тем не менее, большой 3D объект может, в принципе, быть собран из нескольких маленьких пластиковых деталей. Ещё одно большое преимущество в том, что весь этот процесс производит гораздо меньше отходов, чем традиционные производства, где большое количество материалаобрезаетсяотиспользуемойчасти.

небольшие 3D объекты (размером с брелок для ключей – прим.ред.) могут быть созданы быстрее чем за час и результат впечатляющий: прочные, крепкие, очень лёгкие (весят всего по несколько грамм) и достаточно дешёвые, так как цена PLA пластика сегодня около 30 долларов США за кг,

аодногокилограммадостаточночтобысоздать дюжинуиболеемелкихобъектов.

Всамом деле, большое количество приложений и доступная цена делают 3D печать технологией, доступной для широкой аудитории. Стоимость нового поколения 3D принтеров, основанных на аппаратных средствах («железе» – прим.ред.) с открытым исходным кодом варьируетсяот30до1500долларовСША,ионимогутбыть приобретенычерезИнтернет.В масштабе, принтеры могут быть использованы для домашней печати объектов, для небольших исследовательских лабораторий в университетах и школах для создания учебного материала,

без необходимости вкладывать много денег. 3D печать открывает новые возможности, не осуществимыеранеедля творческогопроизводства.

Звеньябезкаких-либосоединений(оченьнапоминающие пластиковую кольчугу– прим.ред.)

Есть надежда, что эта передовая технология откроет новые перспективы для науки, образования и окажет заметное влияние в развивающихся странах. Доступная цена технологии плюс огромное количество 3D объектов для печатания в свободном доступе (как правило "*.STL" формат) уже в настоящее время делают новейшие 3D принтеры привлекательной технологией длястранснизкимуровнемдохода.

Лаборатория3D печати вМеждународном центре теоретическойфизики

В феврале 2013 Абдус Салам открыл лабораторию трёхмерной печати в Международном центре теоретической физики (International Centre for Theoretical Physics), Триест, Италия, в содействие, помощь и для подготовки учёных к использованию этой новой доступной технологии. Подчёркивая способность принтеров производить полезные объекты, директор МЦТФ (ICTP) Фернандо Кеведо перерезал ленточку через главный вход в лабораторию ножницами,созданнымиоднимизлабораторных3D принтеров.

Открытиелаборатории3DпечатиМЦТФдиректоромФ.Кеведоспомощьюреплицированных ножниц

Инновационная лаборатория МЦТФ спроектирована быть дружелюбным, современным местом, открытым для творчества. Она посвящена объяснить и показать, что для неспециалистов могут сделать недорогие 3D принтеры в области науки, образования и устойчивого развития. Ученые должны знать, какие 3D принтеры существуют и какие соответствуютихпотребностям

Формочки дляпеченья, напечатанные специальнокоткрытиюлаборатории

Печатьножницизбиоразлагаемогопластика

Экспериментируясизмерениями:двухмерноеизображениепреобразованов3D объект

Представьтеисоздайтесвойсобственныйнапечатанный3D объект

Быстро продвигающаяся революционная 3D печать растет в глобальном масштабе благодаря многим преимуществам и доступным ценам. От образования до здравоохранения, от археологии до инженерного искусства, 3D принтеры уже оказывают практическое воздействие по всему миру. 3D печать распространяется от производства протезов, в любое время и в любом месте(сделанныеназаказноги, руки,кистиит.д. дляизученияшкольникамистроения человеческого тела) до печати клеток кожи непосредственно для раны или печать оправ для очков(которыеломаютсячаще,чемлинзы).

На образовательном фронте ученые могут напечатать 3D объекты, основанные на геометрических формулах для лучшей визуализации сложных структур. Концептуальное знание может получить преимущества от возможности технологии 3D печати изготавливать мягкие объекты, сокращая время, потраченное на разработку частного решения, а затем оценить результат. С 3D технологией можно обучаться быстрее посредством практики и быть более производительным,используяопыт.

ПространствоКалаби-Яуизпластмассы.Последовательностьпечатив Лаборатории3D МЦТФ(STLцифровойфайл,предоставленО.Ниллом,УниверситетГарварда)

3D печать реконструирует археологию, обеспечивая возможность копировать, при необходимости, кости древних существ и окаменелостей. Другие объекты большой исторической ценности, такие как клинописные таблички и монеты, также могут быть скопированы. Это придает совершенно новое значение быстрому и точному (пере-) производству, инициировать распространение открытых археологических 3D приложений для музеев в мировом масштабе и т.д. Есть тенденция, не в далеком будущем, получить более крупные принтеры, которые могли бы производить что-либо, начиная от водных насосов до зданий, в контексте устойчивого развития. Стоимость отгрузки в некоторых развивающихся странах зачастую очень дорогая, однако, обычная посылка или загрузка маленьких файлов данных с необходимым программным кодом (таких как электронная почта, аудио, изображение или видео файлы) полезных для развивающихся стран 3D объектов, которые теперь можно напечатать поприемлемойстоимостивотдаленномрайоне.Например,запчастишвейныхмашин дляпроизводстваодежды.

Ученые развивающихся стран могли бы легко приспособить эту новую, доступную 3D технологиюв своих родныхстранах. 3 D печать добивается важности, ценности. Она предлагает преобразовать пользователейизпотребителейвактивныхсоздателей.

Точная3Dпечатнаякопияископаемогочерепа

Переводчики:Woolpit,Ainuriel