Hi-Tech новости 3 Апреля 2013 года
Данная новость была прочитана 4123 раза

FabLab - 3D печать становится всё более популярной. Возможно, скоро мы будем печатать целые города

«Грядущая революция на вашем рабочем столе: от персонального компьютера к персональному производству» - с этой громкой фразы начинает свою книгу «Fab» о происходящей «индустриальной революции 3.0» и о городах будущего профессор Массачусетского технологического института, директор Центра битов и атомов МТИ Нил Гершенфельд.

«Образ умных людей, изменяющих мир, вооружившись немногим больше, чем простое Интернет-соединение и собственные идеи, полностью отражает будущее производства», - говорит Крис Андерсон, в течение 12 лет занимавший пост главного редактора популярного журнала Wired.

В этих заявлениях куда меньше провокации, чем может показаться на первый взгляд. Это скорее адекватный и вполне реалистичный взгляд в будущее. Что в этом будущем станет с нашими городами? Попробуем разобраться

Один клик

Многие задачи, ежедневно встающие перед горожанами, в скором времени будут моментально решаться силами роботов.

Мы будем экономить время на получении и предоставлении услуг, мы расширим возможности производства, в котором от человека будет требоваться лишь постановка задач и запуск процесса.

Ключевую роль в этих изменениях играют 3D-принтеры – роботы, способные печатать объем и в точности воспроизводить реальные объекты или создавать нечто новое, согласно заданным пользователем параметрам (принципы и разновидности 3D печати приведены ниже в статье Петра Новикова).

3D-печати пророчат революционное значение в большинстве научных сфер и во всех ипостасях городской жизни: они изменят как непосредственно материальные объекты и городскую среду («хард» наших городов), так и само восприятие, отношение к производству, к человеческому и «нечеловеческому» труду («софт» города).

3D-принтерами учатся печатать кости и органы, создавать дешевые аналоги бесценных объектов, восстанавливать реликвии.

Появляются созданные принтерами игрушки, аксессуары, ведется речь и о печати еды.

3D-печать способна совершить переворот в строительстве, ускоряя процессы, расширяя возможности, повышая точность, качество, эффективность – между возведенным зданием и его планом рано или поздно может встать одно нажатие кнопки «пуск».

Речь не идет пока о возведении полноценных зданий, но разработки ведутся, прототипы создаются – в футуристических размышлениях можно допускать уже и это.

Тем временем город находится на пороге глобальных перемен и без строительства в один клик.

Город потребителей превращается в город производителей.

3D печать зданий

Придумал? Сделай!

3D-принтеры вскоре могут стать доступными для использования «рядовыми» горожанами, превратив хэндмэйд из забавы и метода проведения досуга в полноценное производство в домашних условиях.

Популярное ДелайСам-движение (Do It Yourself - DIY) получит развитие на новом уровне – что-то вроде ДелайСоСвоимРоботом – и будет касаться не только подвластных человеку малых действий, но и масштабных изменений.

Крис Андерсон покинул свой пост главного редактора ради занятий роботами и DIY-инициативами, в первую очередь связанными с 3D-печатью.

Крис Андерсон

Он уверен в том, что именно эти технологии знаменуют новый цикл развития человечества – время, когда каждый из нас будет способен творить на новом уровне.

Как некогда возможности печати на персональном принтере перевернули печатную промышленность (когда потребность в типографиях резко снизилась и масштабная отрасль стала конкурировать с маленькой кнопкой «печать» на экране компьютера), так и новый переворот в производстве противопоставляет масштабы промышленности команде «cоздать» - одному клику или слову, передающему задачу роботу.

«3D-печать больше и влиятельнее, чем web. Вот почему я оставил свою прежнюю работу».

Новое явление, связанное с персональным производством и с 3D-печатью в частности, действительно часто сравнивают со всемирной паутиной, именуя его «интернетом атомов».

Официальное название феномена – FabLab – расшифровывается как Fabrication Laboratory – «лаборатория производства» - или Fabulous Laboratory – «магическая лаборатория».

Что такое FabLab?

Это мастерская, оборудованная различными инструментами для «цифрового производства», участие человека в котором ограничивается постановкой задач через компьютерные программы.

Лаборатория FabLab в России

Начало концепции FabLab положил курс профессора Нила Гершенфельда в Массачусетском технологическом институте под названием «Как сделать практически все».

Проф. Гершенфельд действительно учил студентов при помощи передовых технологий самостоятельно мастерить все, что угодно душе.

Как и все гениальные идеи, задумка FabLab не была чрезвычайно амбициозной и крайне замысловатой.

Всего лишь осознание воплотимости идей и несколько инструментов для подтверждения этого осознания реальными фактами – и люди правда осваивают сотворение «почти всего» из «практически ничего».

Опять же, как и все гениальные идеи, FabLab превзошла ожидания создателя и обещает неоднократно шокировать в дальнейшем и его, и нас всех.

Курс для студентов развился до международной сети лабораторий, которая будет уплотняться и в определенный момент может стать доступной любому горожанину.

«Цифровая революция свершилась, нам больше не нужно это утверждать, что будет дальше – это революция производства» - говорит Гершенфельд.

Добавим к возможностям FabLab свободное время, все в большем количестве сваливающееся на головы горожан.

Умножим это все на естественное желание создавать, участвовать и делиться, активно проявляющееся, как только представится удобный случай. А он же, случай, вот: в растущем ассортименте и в масштабе, переводящем его из категории случайного в закономерное и обыденное. Это и Интернет как он есть, и «интернет атомов»– FabLab.

Профессор Нью-Йоркского университета Клэй Ширки в своей книге «Включи мозги. Свободное время в эпоху Интернета» говорит: «Чистое потребление никогда не было священной традицией; это был просто набор сведенных воедино случаев, которые перестают случаться, когда люди начинают использовать новые инструменты…»

Технологии развиваются, предоставляя нам и возможности, и инструменты, и стимулы к самостоятельному созданию чего-то нового.

Более того: они обеспечивают площадки для объединения, обмена идеями, краудсорсинга – коллективного производства - и совместного потребления плодов нашего труда.

«Одна из примет нашей замечательной эпохи заключается в том, что мы можем обращаться со свободным временем, как с общим социальным активом, который можно привлечь для реализации крупных, общественно значимых проектов», - говорит Клэй Ширки.

Крупные, общественно значимые проекты? В результате всех арифметических операций с технологиями, свободным временем и «культурой участия» мы получаем нечто невообразимое по масштабам – может быть, даже полноценный город.

Город руками горожан – а почему бы и нет?

Представьте, что вы можете напечатать подходящие к платью сережки, воспроизвести разбитую вазу, вообразите крайне быстрое и необременительное создание стула, шкафа, возведение домика для собаки, а затем и полноценного здания.

Насколько новые технологии перевернут наше отношение к человеческому труду, к историческому наследию, к строительству и архитектуре, к городу в целом?

Безусловно, опасений и скептицизма не избежать. Как каждый получит возможность что-то производить – именно не делать абы как, а производить – что же это будет за произвол?

Стоит вспомнить достижение Гутенберга и рассуждения о том, какой риск несет печатный станок, а затем – и развитие социальных сетей, в связи с которым только ленивый не обещал деградацию общения, разрушение языка и если не конец света, то что-то к тому уж явно близкое.

Новые возможности, как правило, воспринимаются с опаской. Они так или иначе проникают в нашу жизнь, но им приходится пройти через огромный ряд препон из стереотипов до тех пор, пока мы не позволяем им в полной мере реализовать свой потенциал и не начинаем воспринимать их всерьез (и с исследовательской, и с потребительской точки зрения).

Безусловно, большинство из опасений, не будь они утрированными и приправленными «клиническим нигилизмом», имеют основания и право на существование. Новые возможности поднимают вопрос о соотношении количества и качества, они пугают риском хаоса, распространения «ширпотреба», разрушения базовых истин и подлинных ценностей.

«Обилие книг – большое зло. Нет границ этому лихорадочному желанию писать; каждому нужно быть автором; некоторые хотят быть им из тщеславия, чтобы получить почести и возвысить свое имя; другие – во имя денег». (М. Лютер)

Подобными приветствиями может быть встречена и 3D-печать, и другие возможности, создаваемые роботами. Быстро и точно? А насколько точно? А что насчет задач и содержания, что насчет качества?

Пару недель назад в газете Financial Times вышла статья, в которой говорится о вкладе общения в социальных сетях в развитие языка. Не в деградацию, а в поступательное именно развитие. С примерами: и практическими, и теоретическими.

Естественным путем, как бы мы ни сопротивлялись, технологии вносят в нашу жизнь изменения, нас активизирующие, создают провокации, оживляющие наше мышление – и позитивных эффектов не избежать.

Экспериментирование непременно сопровождается появлением низкопробных «шедевров», но также позволяет создать нечто действительно ценное, уникальное и достойное восхищения (а «пробу» своих любительских работ можно постепенно наращивать, тренируясь и обучаясь новым технологиям).

Современные города (и Москва в их числе) имеют все шансы на то, чтобы стать «повседневными шедеврами» их жителей.

В журнале Популярная механика, к примеру, приводится вдохновляющий опыт FabLab в развивающихся странах: «В Индии, Гане и Афганистане люди воспринимали FabLab не столько как способ самореализации и проведения досуга, сколько как возможность с помощью современных технологий улучшить свои бытовые условия, решив проблемы, с которыми они сталкиваются ежедневно. В Гане одними из первых проектов FabLab стали электрогенератор Теслы и система охлаждения для грузовых автомобилей, перевозящих продукты. В Индийской деревне Пабал в FabLab были созданы датчики качества молока, которые позволяли контролировать его свежесть и микробиологическую и химическую чистоту».

На сайте Fab Central МТИ представлен постоянно пополняющийся список мастерских по всему миру, а вот обобщающая карта (68 FabLabs уже в середине 2011 года):

FabLab Network Map

В Москве развиваются и включенные в сеть, и «неаффилированные» FabLabs.

Первой сертифицированной лабораторией стал совместный проект МТИ, МИСиС и Правительства Москвы, запущенный около года назад (апрель 2012).

Сегодня уже ведутся обсуждения развития плотной сети FabLabs в Москве: «Уже сейчас поддержаны 10 ВУЗов Москвы, где до конца года появятся свои лаборатории, во многом аналогичные проекту «ФабЛаб», у каждой из которых будет своя специфика, продиктованная спецификой университета. Только в Московском регионе насчитывается более 800 тысяч студентов и 900 тысяч школьников, многие из которых хотели бы иметь возможность учиться на базе ФабЛаба, поэтому основная цель на ближайший год – оснащение центров так, чтобы в каждом районе Москвы была школа или ВУЗ со своей собственной лабораторией». (зам. руководителя департамента образования города Москвы В.Ш. Каганов).

«Сейчас мы существуем в формате DiTo (Data in, Trash out) - города потребляют, но производят только мусор. Идея создания Фаб-Города – это идея изменения формата жизни в DiDo (Data in, Data out). Мы работаем над организацией ФабЛабов во всех частях Барселоны, объединением их в большую сеть. Это позволит людям приходить и использовать ресурсы в целях обучения или производства каких-либо простых вещей «для жизни», что впоследствии поможет отказаться от «централизованного производства». Например, возьмите мебель «Икеа». Мы используем ее в том виде, в котором покупаем, и затем, надоев нам, она оказывается на помойке. В ФабЛабе достаточно ресурсов, чтобы любой человек пришел и смог переделать свою старую мебель, видоизменить ее или сделать из нее что-то абсолютно другое». (Томас Диас, FabLab Barcelona, IaaC)

Сам город будет восприниматься по-иному: это не чуждое пространство, создаваемое армиями строителей, а подвластный изменению материал, площадка для творчества. Архитектура, строительство и другие узкопрофессиональные сферы, безусловно, останутся прерогативой специалистов. Однако каждой из этих сфер мы сможем коснуться, каждая из них станет более понятной, доступной, интересной. «Роботизация» городов позволит нам экономить время и силы и направлять всю энергию в приятное и нужное русло, обращать внимание на мир вокруг нас и участвовать в происходящих изменениях.

Набирающая обороты деятельность урбанистов по пробуждению, просвещению, активизации горожан (эксперименты с партисипативным планированием, поддержка низовых инициатив, гражданских стартапов и городского активизма) встретится с обращающими жителей городов в те же направления технологиями.

Как работает трехмерная печать?

Петр Новиков, выпускник Института перспективной архитектуры Каталонии (IaaC)

В последний год о технологии трехмерной печати, до недавнего времени неизвестной, заговорили очень многие и почти во всех профессиональных областях. Врачи имплантируют кости, напечатанные в 3D, инженеры печатают уникальные запчасти для болидов Формулы 1, а президент США Барак Обама заявил, что «3D печать потенциально может произвести революцию в том, как мы делаем почти что все».

Уже очевидно, что новая технология в ближайшем будущем проникнет практически во все сферы жизни и если не революционизирует, то очень сильно повлияет на производство и экономику. Но до того как мы начнем обсуждать, каким именно образом 3D-печать изменит нашу жизнь и повлияет на экономику стран и городов, стоит сначала пояснить, как эта технология была изобретена и какие основные виды трехмерной печати существуют.

3D печать ракеты

Как это часто случается с изобретениями, несколько вариантов трехмерной печати были созданы разными людьми практически одновременно - в конце 1980-х. Но все-таки изобретателем 3D-печати принято считать Чарльза «Чака» Халла (Carles W. Hull), поскольку именно его метод Лазерной стереолитографии (Stereolithography) был запатентован первым в марте 1986 года.

3D-принтер не возник вследствие забавного происшествия, аналогичного тому, благодаря которому был изобретен струйный принтер (его создателю пришло озарение, когда он увидел, как кофе пролился из кофейника). Наоборот, изобретение Халлом 3D-принтера было довольно закономерно. В начале 80-х он работал в небольшой калифорнийской компании, которая называлась Ultra Violet Products. Халл занимался разработкой полимерных покрытий, затвердевающих под ультрафиолетовым излучением. После работы он оставался для того, чтобы поэкспериментировать с наложением слоев для достижения толщины покрытия. Так Халлу и пришла идея наложения слоев полимера с разными очертаниями друг на друга для создания трехмерных объектов. Очертания слоев создавались с помощью передвижения лазерного луча, сфокусированного на поверхности жидкого полимера, по заданному контуру. В местах, где луч проходил, оставались линии затвердевшего материала. Это выглядит примерно так:

3D Systems - один из нескольких гигантов индустрии, вместе с Objet и Stratasys. Главным преимуществом Стереолитографии является разрешение: точность настолько велика (0,016 миллиметра), что с помощью этого метода американской студентке удалось напечатать настоящую виниловую пластинку.

Выборочное лазерное спекание

Почти одновременно с Чарльзом Халлом, в середине 80-х, доктор Техасского Университета в Остине Карл Декард (Carl Deckard) вместе с доктором Джо Биманом (Joe Beaman) разработали и другую технологию трехмерной печати. Декард и Биман назвали свою технологию Выборочное лазерное спекание (Selective Laser Sintering).

Как оказалось потом, очень похожий метод был запатентован в 1979 году Р. Ф. Хаусхолдером (R. F. Housholder), который не считается основателем 3D-печати только потому, что его изобретение не было нигде применено и опубликовано, проще говоря, было забыто.

Лазерное спекание очень похоже по своему принципу на Стереолитографию, только вместо жидкого полимера лазер направлен на поверхность с равномерно распределенным слоем пластиковой пудры, и по ходу движения он превращает пудру в твердый пластик.

Важное достоинство этого метода в том, что пудра может быть не только пластиковая, а, например, металлическая.

Моделирование методом наплавления

В 1992 году Скотт Крамп (Scott Crump), создатель компании Stratasys, закончил разработку нового вида трехмерной печати и назвал его Моделирование методом наплавления (Fused Deposition Modeling). В отличие от предыдущих примеров, этот метод создает трехмерные формы не с помощью лазера, а выдавливая струю нагретого жидкого пластика.

Сейчас Моделирование методом наплавления - это один из самых распространенных способов трехмерной печати из-за того, что патент Крампа истек в 2009 году и производить и продавать 3D-принтеры на его основе стало значительно дешевле.

В этой статье были перечислены самые известные методы трехмерной печати.

На самом деле их гораздо больше, и новые изобретения в этой сфере появляются буквально каждый день.

Увеличивается точность и скорость печати, доступно все больше материалов, от дерева до шоколада, а недавно была представлена разработка, позволяющая печатать органы из стволовых клеток.

Так что теперь можно начать думать о том, как эта технология изменит будущее.

Вот, например, как это видят создатели выставки Лаборатория производства в DHUB в Барселоне:

Публикация подготовлена сотрудниками CompMechLab® по материалам сайта Радио ЭХО Москвы.