Газета Завтра Газета - Газета Завтра 8 (1212 2017)

Иван КОНОВАЛОВ.Я считаю, что с появлением аддитивных технологий мы получили ни много ни мало — новую промышленную революцию. Такая оценка отнюдь не сверхоптимистична: при должной организации работы с использованием систем автоматизированного проектирования (САПР), непосредственно связанных с 3D-принтерами, мы можем получать готовые изделия, полностью соответствующие требованиям конструкторов и разработчиков, уже через 3-4 часа после того, как окончательная цифровая модель создана средствами САПР. Даже десять лет тому назад процесс проектирования шёл через сложные этапы создания проекций и чертежей, потом — пластилиновых или гипсовых моделей, потом изготавливались на отдельном оборудовании опытные образцы — а теперь, с применением 3D-принтеров, это можно сделать "в один проход", и это не будет стоить слишком дорого. То есть срок доводки, отладки, испытания и приёмки изделия сокращается радикально, а сама структура промышленного производства, которая раньше была намертво привязана к громадным цехам, испытательным полигонам, большим производственным коллективам и множественным отделам в конструкторских бюро, становится избыточной. Условно говоря, завтра и самолёт, и ракету, и автомобиль при желании можно будет разработать на кухне, а собрать в соседнем гараже, при этом они будут иметь качество серийного изделия, и их изготовление не отнимет десятилетия напряжённого труда. Но, конечно, у существующих технологий 3D-печати есть свои ограничения, их тоже надо учитывать.

" ЗАВТРА". А какие сейчас есть ограничения у 3D-принтеров? Что они могут, а что им недоступно? Они могут, например, сразу сделать деталь из высокопрочного стального сплава?

Иван КОНОВАЛОВ.Вот об этих ограничениях я и упомянул. Нет, как раз из стали пока что 3D-принтеры ничего сделать не могут: нет такой технологии, которая могла бы точно и прочно спечь стальной порошок и получить готовое изделие, сравнимое по физическим и химическим свойствам с продукцией фрезерного или токарного производства. Последнее достижение аддитивных технологий в "стальном мире" — это лишь высокопрочная точечная сварка стальных конструкций, в такой технологии сейчас, например, собирают мост в Голландии, где все операции по соединению стальных балок производит робот. Однако, как вы понимаете, от такого подхода до "отливки" готового стального моста по 3D-модели всё-таки дистанция серьёзного размера.

С другой стороны, в части других металлов у 3D-принтеров есть серьёзные успехи, в первую очередь — в рамках развития технологий SLS (выборочное лазерное спекание) и SLM (выборочная лазерная плавка). SLS и SLM-принтеры уже освоили такие материалы, как алюминий и углепластики. Например, детали для ракетных двигателей J-2X и RS-25, изготовленные методом SLM, были приняты по качеству даже НАСА. Хотя они несколько уступают по плотности материала деталям, изготовленным литьём и сваркой, но отсутствие сварочных швов благоприятно влияет на прочность изделий, и в итоге получается то же самое качество, приемлемое даже для ракетной техники.

Основное препятствие применения мощной SLM-технологии в "стальном мире" сегодня — это вопрос создания качественных и дешёвых порошков для последующего спекания лазерами высокой мощности. Как только материаловедение решит задачу создания таких порошков — 3D-принтеры закроют практически весь спектр используемых человечеством материалов, кроме, пожалуй, самых экзотических. И вот тогда это станет настоящим "философским камнем": из горы невзрачного серого порошка можно будет собрать и собор, и яхту, и космический корабль.

" ЗАВТРА". Если речь зашла об экзотических материалах — то, возможно, стоит рассказать о медицине и опыте вашей лаборатории в создании весьма сложных "деталей", потом попадающих в человеческий организм?

Иван КОНОВАЛОВ.Да, медицинская сфера — нагляднейший пример того, как аддитивные технологии позволяют решать массу задач, которые невозможно было сделать пилой, зубилом или даже фрезерным станком с ЧПУ. На сегодняшний день очень масштабные разработки в медицинской отрасли связаны с 3D-печатью искусственных суставов, скелетных костей, элементов черепа и позвоночника. То, что сейчас доступно для больных людей и инвалидов в виде весьма ограниченного набора стандартных титановых или полимерных имплантатов-заменителей, которые надо подгонять и адаптировать под свойства и особенности конкретного человека, уже в промежутке трёх-пяти лет можно будет легко и массово получать в виде готовых имплантатов, созданных на основе компьютерной томографии (КТ). То есть напечатанный имплантат будет полностью повторять вышедшую из строя человеческую кость — в силу чего и сама операция пройдёт проще, быстрее пойдёт процесс заживления и реабилитации. В стоматологии эти технологии уже активно применяются, причём не только в западных странах, но и в России. Сегодня можно на основании той же КТ изготовить индивидуальные коронки для замены разрушенных зубов, и точность такой коронки будет в районе 10-15 микрон, это практически полный аналог живого зуба, человек не чувствует замены.

" ЗАВТРА". Так что, отдавать ребёнка в медицинское училище на зубного техника уже безнадёжное занятие? Его заменят 3D-принтером?

Иван КОНОВАЛОВ.Ну, всё не так трагично. В конце концов, с исчезновением московских извозчиков появились водители московских такси и машинисты метро. Так что, думаю, и в вопросе зубных техников всё не так печально — им надо будет просто переквалифицироваться в специалистов по стоматологическим аддитивным технологиям, которые будут знать о компьютерной томографии, фотополимерах и принтерах гораздо больше, чем сегодня знают о своих нехитрых инструментах. Вместо работы руками предстоит работа головой — разве это не вариант?

Более того, оказывается, что компьютерное моделирование позволяет уйти в более щадящие технологии и с точки зрения самих пациентов. Например, с помощью специальных накладок-кап сегодня можно безболезненно поменять прикус, что раньше приходилось делать установкой травмирующих и неудобных брекет-систем. Сейчас же изменение прикуса моделируется компьютером, а человек просто постоянно носит во рту корректирующую капу-накладку, которая день за днём двигает зубы так, как это рассчитал компьютер, оказывая на них точное управляющее давление. А результат один — ровные зубы, приятная улыбка, правильный прикус.

" ЗАВТРА". Зубы, кости, суставы… Это ещё можно понять и принять. А насколько реальны утверждения о том, что завтра можно будет "напечатать" послойно если не всего человека, то, по крайней мере, какие-то его органы, целиком состоящие из живых клеток, а не из костной и соединительной ткани, которые мы уже смогли воспроизводить достаточно уверенно?