Роль свободного программного и аппаратного обеспечения в революции 3D печати

МаркоДзеннаро

Отделнаучныхпубликаций, Международныйцентртеоретическойфизикиимени АбдусаСалама, Триест,Италия

mzennaro@ictp.it

Сегодня ещё неизвестно, является ли настольная 3D-печать предвестником «Третьей промышленной революции», как предположили Джереми Рифкин1 и Крис Андерсон2.Ноэто определённо одно из самых интересных направлений развития окружающих нас технологий. На следующих страницах мы хотим рассказать о роли открытого программного и аппаратного обеспечениявеёуспехе.

Открытыеисточники

Открытые источники (open source) – это подход к проектированию, разработке и i распространению, предоставляющий

реальныйдоступкисточникампродукта*

* (исходному коду, использованным материалам и т.д. – Прим. пер.).

Понятие открытые источники распространилось с появлением интернета, который дал доступ к разнообразным производственным моделям, каналам связи и интерактивным сообществам. Изначально это понятие применялось только по отношению к исходному коду компьютерных программ, но сейчас его используют и во многих других областях. Основа проектасоткрытымиисточниками– этосообщество.

Открытоепрограммноеобеспечение

Открытое программное обеспечение (Open Source Software)3 можно определить как компьютерную программу с исходным кодом в понятном для человека виде; доступ к коду обеспечивается авторской лицензией (или, например, соглашением о переходе в общественное достояние), согласующейся с определением открытых источников4. Такие программы можно использовать, изменять, улучшать и распространять в исходной или изменённой форме.

Программное обеспечение с открытым исходным кодом — самый известный пример развития открытыхисточников,егочастосравниваютспользовательскимконтентом.

Лицензирование

Лицензии на открытые источники определяют права и ограничения, которым должен следовать лицензедатель для использования, изменения и дальнейшего распространения открытогопрограммногоили аппаратного обеспечения.

Универсальная общественная лицензия GNU (GNU GPL)5 – самая распространённая лицензия для открытых источников. Самое известное ПО под этой лицензией – ядро Linux. В действительности под GPL вышло большинство программных модулей, вошедших в самые известные дистрибутивы Linux. Её широкая привлекательность в сообществе open source основана на том, что GPL относитсяк тойкатегории лицензийдляПОсоткрытымисходным кодом, которая обязывает при распространении данного ПО в оригинальном или изменённом виде наделять его теми же условиями лицензионного соглашения, под которыми оно было получено. Таким образом, предоставляя право на использование, изменение и дальнейшее распространение программы, лицензия GPL требует от сторон расширить прописанные в ней праваиусловиянавсехбудущихпользователейпрограммы.

Лицензия Creative Commons (CC)6 используется в том случае, если автор хочет дать людям право делиться его работой, использовать её или даже пристраивать к своим собственным наработкам. Creative Commons предоставляет автору гибкие условия (к примеру, можно разрешить только некоммерческое использование своей работы) и защищает тех, кто распространяет авторскую работу, так что имне приходится волноваться о нарушении авторских прав до тех пор, пока они придерживаются указанных автором условий. Есть несколько видов лицензииCC,которыепредставляютсобойразныекомбинацииусловийраспространения.

(Прим. ред. – В статье Википедии http://ru.wikipedia.org/wiki/Creative_Commons про эту лицензию обсуждаются варианты перевода, и упоминается что ни один из вариантов в нашей страненеприжился,поэтомучитаемпросто«криэ́йтивка́мэнс»)

Открытоепрограммноеобеспечениев3D-печатинапримере

ReplicatorG

ReplicatorG7 – простая программа 3D печати с открытым исходным кодом. Это – программное обеспечение может быть использовано на принтерах MakerBot Replicator, Thing-O- Matic, CupCake CNC, RepRap,илиуниверсальномстанкесЧПУ(С NС). Программа способна обработать G-код или STL-файл; является кроссплатформенной (работает с Mac, Windows и Linux); легка в установке; в основе лежат знакомые среды разработки Arduino и Processing. ReplicatorG используетсятысячамипользователей3D принтеровMakerBot.

ИнтерфейсReplicatorG частичнопозаимствовану Arduino

Благодаря открытой лицензии, ReplicatorG основывается на Arduino GUI (Graphical user

совместимых машин. Он подпадает под действие GNU GPL версии 2. Во вступительной части лицензии говорится:

Говоря о свободном программном обеспечении, мы имеем в виду именно свободу, а не безвозмездность. Наша универсальная общественная лицензия разработана, чтобы гарантировать вам право распространять копии свободного программного обеспечения (в том числе за деньги, если есть такое желание), получать исходный код, вносить изменения в программное обеспечение и использовать его части в новых свободных программах,атакжеправознать,чтоувасестьвсеэтивозможности.

Чтобызащититьваши права,намприходитсяввести ограничения, запрещающие кому бы то ни было лишать вас этих прав или просить вас отказаться от них. Эти ограничения налагают на вас определенные обязательства в том случае, если вы распространяете копии программногообеспеченияили изменяете его.

Например, если вы распространяете копии такой программы, будь то платно или бесплатно, вы обязаны передать новым пользователям все права, которыми сами обладаете. И убедиться, что они тоже, как и вы, получат исходный код или будут иметь возможность его получить. Вы также должны ознакомить их с данными условиями, чтобыони зналисвоиправа.

Открытоеаппаратноеобеспечение

Понятие открытое аппаратное обеспечение (Open Source Hardware)8 относится к компьютерам и электронным устройствам, разработанным по тому же принципу, что и открытое программное обеспечение. Открытое аппаратное обеспечение – часть культуры открытых источников, которая переносит идею открытых источников в другие области, отличные от программного обеспечения. Это понятие начали использовалось для того, чтобы применить идею свободного доступа к информации в области разработки аппаратных средств, например, в отношении схем, перечней материалов и конфигураций печатной платы (часто для управления такими устройствами также используется открытое программное обеспечение). В дополнение к существующим лицензиям на ПО были предложены несколько новых, составленных с учётом специфики разработки оборудования. Один из примеров – лицензия на платы Baloon9. Лицензия даёт каждому право производить, продавать и распространять платы Baloon в неизменном виде илискакими-нибудь дополнениямиитребовать занихлюбуюцену.

Arduino

Самый известный пример открытого аппаратного обеспечения – это плата Arduino10. Arduino – детище международной группы из пяти инженеров: Массимо Банци и Джанлуки Мартино из Италии, Давида Картьеллеса Испании, а также Дэвида Меллиса и Тома Айго из США. Arduino была разработана Иврейским институтом интерактивного дизайна (Interactive Design Institute Ivrea – IDII) в Италии, чтобы помочь студентам создавать прототипы объектов, способныхреагировать навходныесигналы.

Аппаратные средства Arduino полностью открыты (по лицензии CC), включая файлы разработкии спецификации,атакжепрограммыконтроля(подGPL) идокументацию(такжепод CC). Единственное, что не свободно в Arduino – это само название, которое является торговой маркой.

разъёмов, другие могут получить индивидуальный адрес через последовательную шину I²C, что позволяетвоткнуть вплатусразунесколькошилдыиработать совсеминимиодновременно. Официальный Arduino использует микроконтроллеры серии megaAVR, а именно ATmega8,

ATmega168, ATmega328, ATmega1280, ATmega2560.

В аналогах Arduino используются и другие процессоры. Большинство плат содержат линейный регулятор на 5 В и кварцевый генератор на 16 МГц (в некоторых вариантах керамический резонатор), но некоторые устройства, такие как LilyPad, работают на 8 МГц и обходятся без встроенного стабилизатора напряжения благодаря определённым ограничениям форм-фактора. При этом на микроконтроллере Arduino предустановлен загрузчик, благодаря чемузагрузкапрограммначипфлэш -памяти проходит проще, чем на других устройствах, требующихдлясебявнешнегопрограмматора.

Открытыеаппаратныесредстваи3D-печать

Открытость Arduino означает, что эту микроконтроллерную плату можно найти во множествеустройствсосвободнымиаппаратнымисредствами,включая3D-принтеры.

Самый популярный сейчас (в 2013 году) настольный 3D-принтер — это оригинальный проект с открытыми источниками, основанный на принтере RepRap – Replicator фирмы MakerBot. В отличие от некоммерческого проекта RepRap, MakerBot (дата выхода – январь 2012 г.) не стремится к разработке самореплицирующегося принтера. Вместо этого технически усовершенствованный 3D-принтер получил в два с лишним раза больше пространства для печати, двойной экструдер, позволяющий создавать двухцветные модели, и дополнительную электронику, в том числе ЖК-дисплей и панель управления для прямого взаимодействия с пользователем без подключения к ПК. Replicator продаётся только в собранном виде. В сентябре

2012годаMakerbot Industries представилаReplicator 2.

В новой версии 3D-принтера снова увеличилось пространство для печати, а ещё теперь он печатает слоями толщиной в 100 микрон. Двойного экструдера больше нет, но дополнительная электроника, ЖК-дисплейипанель управленияостались темиже,чтоиуисходногоReplicator . Встроенное ПО, программы рабочего стола и форматы файлов были в этой версии изменены для поддержки дополнительной точности и размера. В отличие от предыдущих моделей,Replicator 2 может печатать только полилактидом (ПЛА) и не включает в себя нагревательную платформу, специальный экструдер и настройки высокой температуры, необходимые для АБС-пластика. Replicator 2 продаётся только в собранном виде. Примерно в сентябре 2012 года компания заявила, что в новом Replicator 2 они «не будут делиться разработками аппаратной части и графического пользовательского интерфейса»11. Отход от модели открытых аппаратных средств вызвал критику части сообщества, включая соучредителя, а теперь бывшего сотрудника Закари Смита. Такое решение MakerBot объяснили реакцией на появление почти полного клона Replicator, названного Tangibot. MakerBot не стал полностью проприетарным (сохраняющим за собой монополию на использование, копирование и модификацию), поскольку исходники первогоReplicator всёещёоткрыты.