Лайфхакер
Лайфхакер
Лучшее
Новости
Жизнь
Рецепты
Здоровье
Кино
Технологии
Покупки
Лучшее
Новости
Жизнь
Рецепты
Здоровье
Кино
Технологии
Покупки
Куда поехать на выходные
Добрые новости
Стыдные вопросы
Есть мнение
Норм или стрём
Личный опыт
Объясняем за минуту
Сервисы
Технологии
13 июня 2023

От маленькой чашечки до многоэтажных домов: как менялась технология 3D-печати

3D-принтеры появились менее 40 лет назад, но уже значительно повлияли на разные сферы жизни. Рассказываем, как развивались возможности объёмной печати и на что она способна сегодня.
Фото автора Лиля Леднёва
Лиля Леднёва

От маленькой чашечки до многоэтажных домов: как менялась технология 3D-печати

Начало 1980‑х: первые эксперименты

Первым технологию объёмной печати предложил японец Хидео Кодама в 1981 году. Правда, называлась она тогда не 3D‑принтингом, а быстрым прототипированием. Кодама придумал устройство, которое работало по методу стереолитографии (SLA): лазер облучал фотополимерную смолу, послойно выкладывая запрограммированный объект. Он, однако, только описал идею, а вот привести доказательства, необходимые для получения патента, не смог.

Примерно в это же время работу над устройством для быстрого прототипирования независимо друг от друга начали американский инженер Чарльз Халл и французские инженеры Жан‑Клод Андрэ, Ален ле Мехо и Оливье де Витт. Успех был достигнут в обоих случаях. В 1984 году исследователи подали заявки на патент. Французы были впереди на три недели, но это им не помогло — их предложение посчитали неперспективным, поэтому вкладываться в развитие технологии не стали. А вот Халла ждал успех, поэтому именно он считается изобретателем 3D‑принтинга.

Первая напечатанная Халлом вещь — маленькая чашечка. Инженеру она напомнила инструмент для закапывания глазных капель, его жене — чашу для причастия.

В 1986 году Халл вместе с партнёрами создал компанию 3D Systems Corporation. А годом позже там выпустили первый серийный 3D‑принтер — SLA‑1. Изобретение поначалу особо привлекло автомобильные компании: с помощью прибора они печатали прототипы небольших деталей, например дверных ручек.

Середина 1980‑х и 1990‑е: появление других методов 3D‑печати

В конце XX века появилось ещё несколько технологий 3D‑печати. Первая — селективное лазерное спекание (SLS). Здесь в качестве «чернил» используются не смолы, а сыпучие вещества. Автор технологии Карл Декард разработал её, будучи студентом магистратуры в Университете Техас. Создавать прибор ему помогал профессор Джозеф Бимен. Первый объект, напечатанный SLS 3D‑принтером, — куб. В 1988‑м Декард запатентовал изобретение и основал компанию Desk Top Manufacturing.

Годом позже появился метод послойного наплавления (FDM). «Чернила» в этом случае — термопластичные полимеры в форме нити. Их накручивают на катушку и помещают внутрь прибора. Затем полимеры нагреваются и выливаются, принимая запрограммированную форму. Автор такой 3D‑печати — инженер Скотт Крамп. На идею его натолкнул жизненный опыт. Крамп работал в компании, которая планировала выпустить устройство для разгрузки печатных плат. Но всё шло не по плану. Создание прототипов заняло много времени, в итоге компания упустила свой шанс зайти на рынок. Тогда инженер решил найти способ ускорить подобные процессы. Начал с экспериментов на кухне: вооружившись клеевым пистолетом и полутвёрдыми пластиковыми гелями, смастерил игрушечную лягушку для своей дочери. В 1989 году он создал несколько моделей устройства, получил патент и открыл компанию по производству FDM 3D‑принтеров Stratasys.

Первый FDM‑принтер появился в 1991 году. Сейчас это самая распространённая технология 3D‑печати.

Следующий метод — прямое лазерное выращивание (LMD). Его придумали исследователи Национальных лабораторий Сандия (США) в 1990‑х. В качестве печатного материала здесь используют металл в форме порошка или проволочной нити. Применяют LMD в промышленности — например, для создания деталей. В том числе достаточно масштабных. Например, самый большой в России 3D‑принтер с такой технологией способен изготавливать изделия с параметрами 2,2 метра в диаметре и один метр в высоту. Установка называется «ИЛИСТ‑2XL», а создали её в Росатоме.

Конец 1990‑х и 2000‑е: рождение биопринтинга

От маленькой чашечки до многоэтажных домов: как менялась технология 3D-печати
Иллюстрация: Scharfsinn / Shutterstock

Перспективы 3D‑печати в медицине заметили практически сразу же после появления технологии. Первый эксперимент в этой области провели в 1999 году исследователи из Бостонской детской больницы при Гарвардской медицинской школе. С помощью принтера они создали каркас мочевого пузыря из коллагена и полимеров. А затем вручную поместили на него донорские клетки пациентов.

Настоящий же биопринтинг появился в 2003 году. Автор технологии — американский биоинженер Томас Боланд. Он заменил «чернила» на жидкость с реальными живыми клетками, а в качестве базы для их размещения использовал специальный субстрат. В итоге сумел напечатать клетки бактерий и млекопитающих. Патент на технологию он получил в 2006 году.

В этом же направлении в нулевых работала группа учёных под руководством профессора Габора Форгача. Их технология биопринтинга NovoGen первой получила коммерческий успех: для её распространения в 2007‑м в Сан‑Диего была открыта компания Organova. Через два года там выпустили один из первых коммерческих 3D‑биопринтеров — Novogen MMX.

Середина 2000‑х: создание бюджетных 3D‑принтеров

Долгое время 3D‑принтеры были массивными и дорогостоящими. Поэтому приобрести такое устройство для дома казалось невозможным. Изменить ситуацию решил британский лектор Эдриан Бауэр. В вузе, в котором он работал, был установлен 3D‑принтер за 40 000 фунтов — один из самых дешёвых по ценам того времени. Но Бауэр мечтал сделать его ещё более бюджетным. В 2005 году он пришёл к идее RepRap — компактного 3D‑принтера, который умел бы создавать большую часть своих запчастей. Имея одну такую машину, можно было бы произвести ещё множество подобных.

В том же 2005‑м Бауэр получил деньги на реализацию своей идеи и рассказал о ней в Сети. RepRap — проект с открытым программированием: любой человек в интернете мог его дорабатывать и модифицировать как угодно. Концепция быстро стала популярной. В 2008‑м была выпущена первая модель RepRap — Darwin. Он выглядел как каркас с проводами и крепежами. Был не особо симпатичным, но вполне работоспособным: умел печатать и часть своих деталей и другие предметы, например автомобильный держатель для телефона.

RepRap не единственный подобный проект. В 2006 году студенты Корнелльского университета представили 3D‑принтер с открытым программированием— Fab@Home. Среди первых вещей, которые создали с его помощью, были силиконовый ремешок для часов и маленький пропеллер.

Начало 2010‑х: разработка 3D‑протезов

В 2013 году художник‑кукольник Айван Оуэн создал первый напечатанный на 3D‑принтере протез руки. Экспериментировать с технологией он начал не просто из интереса. К Оуэну обратилась женщина, сын которой родился без пальцев на правой руке. К тому моменту мальчику было уже пять лет. Сначала художник смотрел в сторону привычных для себя материалов вроде металла и даже создал из них первый прототип. Но вскоре понял, что ребёнок быстро растёт, а переделывать руку каждый год — слишком трудозатратно. Тогда Оуэн начал изучать 3D‑печать, запросил у одной из технических компаний пару принтеров для благой цели и начал моделировать руку на компьютере. Всё сложилось удачно — рука вышла прочной и подвижной.

Оуэн не стал лицензировать изобретение. Вместо этого он выложил проект в открытый доступ, чтобы протез для себя могли сделать и другие люди.

Конец 2010‑х: возведение напечатанных домов

От маленькой чашечки до многоэтажных домов: как менялась технология 3D-печати
Иллюстрация: CobraCZ / Shutterstock

Идея, что крупный 3D‑принтер позволит строить дома быстрее и менее трудозатратно, чем классические инструменты, обсуждалась ещё в конце XX века. В нулевых начали разрабатывать подходящие машины и технологии, а в 2010‑х уже появились первые напечатанные дома. Например, в 2015‑м китайская компания WinSun построила с помощью принтера шестиэтажку. В 2016‑м в Дубае появился офис необычной формы: возможность легко создавать нестандартные конструкции — одно из преимуществ 3D‑печати в строительстве.

В 2017 году первые жилые дома, возведённые по этой технологии, появились в России — в Ступино и Ярославле. А в 2022 году исследователи университета Мэна за 12 часов создали первый дом, напечатанный целиком из биоматериалов — древесных волокон и смол. Большой выбор строительных «чернил» — ещё один плюс 3D‑печати. Для этих целей используют, к примеру, бетон, песок, вулканический пепел и шелуху риса.

Что сейчас?

Сегодня 3D‑печать активно используется в разных областях. С её помощью создают одежду, исследовательские приборы, импланты и даже еду. Возможности технологии активно изучаются, и у неё есть много перспектив. Так, учёные предполагают, что в будущем принтер сможет печатать прямо внутри человека, максимально быстро заменяя повреждённый участок кости или хряща. Примеры крошечных девайсов применения in‑vivo есть уже сейчас. К таким относится эндоскопический роботизированный принтер F3DB, созданный инженерами из Сиднея. А если исследователи найдут способ программировать 3D‑органы так, чтобы они беспроблемно встраивались в нервную и кровеносную систему, получится значительно сократить очередь на донорскую помощь.

Обложка: MarinaGrigorivna / Shutterstock
Если нашли ошибку, выделите текст и нажмите Ctrl + Enter
Комментарии

Станьте первым, кто оставит комментарий

Что вы могли пропустить
В DxOMark протестировали камеру iPhone 17 — она оказалась не хуже, чем у Samsung Galaxy S26 Ultra
В DxOMark протестировали камеру iPhone 17 — она оказалась не хуже, чем у Samsung Galaxy S26 Ultra
0
14:10
Новости
Устройства
Xiaomi выпустила массажёр Mijia Gun 3 с несколькими насадками для всего тела
Xiaomi выпустила массажёр Mijia Gun 3 с несколькими насадками для всего тела
0
13:46
Новости
Устройства
Надо брать: беспроводной пылесос TROUVER G70 Detect с роботизированной щёткой
Надо брать: беспроводной пылесос TROUVER G70 Detect с роботизированной щёткой
0
11:00
Устройства
Устройства
Comu показала ИИ‑диктофон, превращающий записи в презентации и списки
Comu показала ИИ‑диктофон, превращающий записи в презентации и списки
0
Вчера
Новости
Устройства
Xiaomi раскрыла график распространения бета-версии HyperOS 4
Xiaomi раскрыла график распространения бета-версии HyperOS 4
0
Вчера
Новости
Технологии
iPhone 18 не выйдет в этом году — это подтвердил поставщик Apple
iPhone 18 не выйдет в этом году — это подтвердил поставщик Apple
0
Вчера
Новости
Устройства
Пришло быстро, в деле ещё не пробовал: 10 типов отзывов на маркетплейсах, которые жутко бесят
Пришло быстро, в деле ещё не пробовал: 10 типов отзывов на маркетплейсах, которые жутко бесят
0
Вчера
Технологии
Технологии
Блогер показал мини-ПК Piston V с сенсорным дисплеем и поддержкой двух ОС
Блогер показал мини-ПК Piston V с сенсорным дисплеем и поддержкой двух ОС
0
12 августа
Новости
Устройства
Google показала линейку смартфонов Pixel 11, три из которых получили индикатор HiLight
Google показала линейку смартфонов Pixel 11, три из которых получили индикатор HiLight
0
12 августа
Новости
Устройства
Google представила Pixel Watch 5 — смарт-часы с фокусом на ИИ и здоровье
Google представила Pixel Watch 5 — смарт-часы с фокусом на ИИ и здоровье
0
12 августа
Новости
Устройства
Учёные создали палатку-пауэрбанк, которая генерирует электричество от ветра и движений
Учёные создали палатку-пауэрбанк, которая генерирует электричество от ветра и движений
0
12 августа
Новости
Технологии
Honor официально показала Robot Phone — флагман с подвижной камерой-компаньоном
Honor официально показала Robot Phone — флагман с подвижной камерой-компаньоном
0
12 августа
Новости
Устройства
Apple готовит сразу шесть новых iPhone, включая бюджетную модель
Apple готовит сразу шесть новых iPhone, включая бюджетную модель
0
12 августа
Новости
Устройства
Верните наши 2000-е: владельцы MySpace планируют возродить соцсеть
Верните наши 2000-е: владельцы MySpace планируют возродить соцсеть
0
12 августа
Новости
Технологии
Как создать надёжный пароль и запомнить его
Как создать надёжный пароль и запомнить его
0
12 августа
Веб-сервисы
Технологии

Новые комментарии

Аватар автора комментария
Артём Березин2 часа назад

0 / 0

Одну мысль из пустого в порожнее гоняете. Хоть бы что-то новое добавляли.
Почему вам не нужен уровень С2 ни в одном языке, который вы учите
Аватар автора комментария
Степан2 часа назад

0 / 0

Никакое это не дело привычки. Всю свою жизнь встаю рано утром — в школу, в университет, на работу. Ни разу не просыпал, но как же это тяжело — просыпаться по утрам. Как только наступает выходной или любой другой свободный день, я буду спать до болей в голове, хоть до вечера, а ложиться глубоко за полночь. Никогда не чувствовал себя бодрым с утра, наоборот — разбитость, сонность. В отпуске сразу же переключается «режим» на ночной — ложусь спать в 5 утра, просыпаюсь в 12 и позже.
Как совам без проблем вставать по утрам
Аватар автора комментария
Дарья Родионова2 часа назад

0 / 0

Для маринада нужен 1 литр воды
Помидоры по-чешски на зиму
Аватар автора комментария
Ларина3 часа назад

0 / 0

Так а сколько воды?
Помидоры по-чешски на зиму
Лайфхакер
Информация
О проектеРубрикиРекламаРедакцияВакансииО компании
Подписка
TelegramВКонтактеTwitter (X)PinterestYouTubeИнициалRSS
Правила
Пользовательское соглашениеПолитика обработки персональных данныхПравила применения рекомендательных технологийПравила сообществаСогласие на обработку персональных данныхСогласие для рекламных рассылокСогласие для информационной программы
18+Копирование материалов запрещено.
Издание может получать комиссию от покупки товаров, представленных в публикациях