Мости, супутники та медицина: тренди та прогнози розвитку 3D друку у світі

Нічого не нагадує?

В 1945 році в світ вийшов фантастичний роман американського письменника й винахідника Маррі Лайнстера “Речі, що проходять повз”, де й описаний “конструктор”. Лайнстер, по суті, вперше сформулював загальну концепцію та процес тривимірного друку. Сьогодні такий “конструктор” називають 3D принтером.
В 2020 році обсяг глобального ринку тривимірного друку сягнув $14 млрд, і впродовж найближчих семи років, згідно з прогнозами, виросте ще на 20%. 3D друк сьогодні найчастіше застосовують в:

• R&D;
• конструюванні прототипів;
• виготовленні готових деталей, інструментів, пристосувань;
• при будівництві мостів;
• в ремонті та сервісі.

Мости

В 2018 році в Нідерландах було вперше надруковано пішохідний міст. Робот-маніпулятор компанії MX3D зі зварювальним апаратом, по суті, “виростив” міст зі сталевого дроту. Проект тривав близько трьох років, але 12-метровий міст все-таки було успішно побудовано й конструкція пройшла всі необхідні випробування.

Незабаром пішохідний міст надрукували й в Іспанії. Конструкція з цементного порошку була встановлена на півдні Мадриду. Серед проєктувальників значився Енріко Діні – творець 3D принтера для друку великих об’єктів, включно з багатоповерховими будівлями.

Ще два надруковані на 3D принтерах пішохідні мости встановлені в китайському Шанхаї: один – з бетону, другий – з інженерного пластику.

Літаки та супутники

Аерокосмічна корпорація Airbus дала дозвіл на виготовлення полімерних компонентів для своїх літаків одному з лідерів галузі тривимірного друку, компанії Materialise, що, до речі, має офіс й у Києві.

Boeing, головний конкурент Airbus, замовляє деталі з термопластичної нитки у американо-ізраїльської компанії Stratasys, і загалом все частіше використовує технології адитивного виробництва (термін, що позначає промислове застосування 3D друку – ред.) у своїй діяльності.

Водночас американська компанія Zenith Tecnica, що спеціалізується на друці титанових елементів, вже протягом п’яти років співпрацює з виробником космічних супутників Maxar Technologies: за цей час ними було виготовлено 260 титанових компонентів для їхніх супутників.

Будівлі

В жовтні 2019 року компанія Apis Cor оголосила про завершення конструювання найбільшої у світі надрукованої будівлі. Розташована в Дубаї споруда площею 640 м2 та висотою 10 метрів увійшла до Книги рекордів Гіннесса як найбільший будинок, надрукований безпосередньо на будівельному майданчику.

В Європі минулого року за допомогою велетенського цементного принтера BOD2 компанії COBOD протягом 15 днів було надруковано двоповерховий будинок. Будинок планують здавати в оренду під офісні приміщення, або, можливо, й як житло.

Загалом надруковані будинки все частіше з’являються у різних країнах світу: США, Саудівській Аравії, Мексиці, Франції, ОАЕ та інших. Багато хто вважає, що друк будинків – майбутнє архітектури, і саме 3D принтери зможуть вирішити питання забезпечення людей по всьому світу якісним житлом.

Медицина

Нарешті, на 3D принтерах “вирощують” людські органи.

Так, в 2001 році зірка світової хірургії Ентоні Атала пересадив хлопчику Люку Маселі штучний сечовий міхур, вирощений з його власних клітин. Команда Атали звернула увагу на звичайний побутовий 3D принтер і створила для нього спеціальне програмне забезпечення. Згодом для лабораторії виготовили спеціальні машини для “вирощування” до 30 різних видів клітин і органів, а також хрящів та кісток.

Таких кейсів в медицині вже досить багато.

Наприклад, лікарі Університету Джона Хопкінса (місто Балтимор штату Меріленд в США) видалили пацієнтці вухо і частину черепа, уражені пухлиною. Взявши хрящову тканину з грудної клітини, судини і шкіру, вони виростили їй на руці нове вухо, а потім пересадили штучний орган на місце.

Як пандемія прискорює розвиток 3D друку в світі

В 2020 році, попри пандемію, ринок тривимірного друку, згідно з дослідженням 3D Hubs, виріс на 21%.

Оператори 3D принтерів взялися за виробництво засобів індивідуального захисту та компонентів для медичних пристроїв, таких, наприклад, як вентилятори. Через порушення глобальних ланцюжків поставок, що значно ускладнило підвезення деталей з-за кордону, 3D принтери почали активніше використовуватися компаніями для створення прототипів та деталей кінцевого використання. Інженери також активізували роботу на 3D принтерах, адже були періоди простоїв, протягом яких можна було зосередились на дослідженнях та розробках, тестуванні та розробці прототипів.

Серед головних перешкод для широкого застосування 3D друку:

• високі витрати;
• часто недостатня якість виготовлених виробів;
• нестача експертизи всередині компаній;
• обмежений вибір матеріалів.

3D друк дуже вартісна, технологічно складна та важко масштабована технологія. Втім, тисячі компаній в світі ними займаються. З’являються нові й нові стартапи, на які інвестори не шкодують коштів. Можливості 3D друку занадто вражаючі, аби відмовитись від нього через складність чи дороговартісність.