Станислав Бескаравайный - Бытие техники и сингулярность

Существуют ли аналогии у технологии «объемной печати»?

Решение задачи трансформации вещества в произвольной точке рабочего стола (на плоскости) достигнуто в лазерной резке — лазерный луч плавит, испаряет небольшие объемы материала. Есть технологии изменения свойств вещества в произвольной точке объема уже существующего изделия: лазерная гравировка внутри оптического стекла. Работу с изменениями статуса точки на плоскости в рамках математической модели удалось реализовать еще в графопостроителе (1970-е). Наконец, самой ранней схожей технологией, пусть аналогия и будет весьма отдаленной, есть швейная машинка: стежок делался абсолютно автоматически, работнику приходилось лишь правильно двигать ткань на «рабочей площадке».

Общая линейка этих технологий основана на точности работы, превышающей точность рук квалифицированного рабочего: подражая 3D-принтеру работать можно, но это будет либо крайне медленно, либо неаккуратно. Идет автоматизация «мелкой моторики», но революционная технология не повторяет традиционный алгоритм производства, а предусматривает новый — как и должно быть с любой настоящей автоматизацией. Использовано качественно иное отношение между частью и целым. Разложение объема изделия на плоскости обработки (слои застывания материала) можно уподобить применению дифференциального исчисления: часть изделия, присоединяемая к целому, уже не есть деталь, связь между частями имеет другой характер. Вместо того чтобы добиваться необходимой конфигурации вещества последовательным приближением к его форме (ковка, обработка на токарном и фрезерном станке) или точным копированием модели (штамповка, литье), 3D-принтер осуществляет «попиксельный» алгоритм изготовления.

Возникает иллюзия парадокса: изготавливаемый предмет как бы сдвигается от интегративных (сборных) к суммативным системам. Важнейший признак интегративной системы — наличие различных подсистем — во многом становится «атавизмом». Подсистемы изделия, которые присутствуют в традиционных технологиях — заготовки, станины, скрепляемые части, заклепки — устраняются как ненужные, и готовый предмет появляется из однородных, порой слабо связанных между собой фрагментов сырья. Там, где корзина сплеталась из прутьев, теперь копия этой корзины распечатывается принтером из однородного пластика — свойство отдельного прута «аннулировалось».

Отчасти это именно иллюзия: в произведенных 3D-принтером изделиях сохраняется переход от свойств части (застывающей капли) к принципиально иным свойствам целого (изделия сложной формы). Распечатав копию плетеной корзинки, можно ли воспроизвести свойства каждого отдельного прута в ней? Да. Если экструдер позволяет смешивать несколько веществ, то вполне реально получение, скажем, стального изделия с разным содержанием легирующих добавок: твердая поверхность и гибкая середина (т. н. градиентные материалы). Равно как в пластик можно поместить нерасплавляемое углеродное волокно (катушка с ним ставится на 3D-принтер, и оно проходит сквозь экструдер) — это эквивалент армирования. Можно сказать, что эта иллюзия возникает от узкого рассмотрения самого предмета и его производства: заготовки устраняются из технологического процесса, потому что возникает куда более сложная система, которая включает в себя и программирование 3D-принтира, и производство пластика, и создание процессоров. Потому 3D-принтер может осуществлять действия, недоступные человеку, что устраняет необходимость в подсистемах «заготовок», «отливок» и т. п. Часть более сложной интегративной системы приобретает свойства суммативной.

Можно ли говорить о новой парадигме в материалообработке?

Сегодня индустрия 3D-принтеров демонстрирует часть признаков новой парадигмы.

— Возникают устойчивые специфические требования к материалам (пластикам, порошкам металлов, фотополимерам); устраняется значительный объем используемых ранее инструментов. Появляются новые степени свободы в производственном процессе. Но в вопросе «трудозатрат» не все так однозначно. Технология лазерной резки металла широко распространена уже несколько лет, и сформировалось достаточно устойчивое разделение: мелкие партии заготовок дешевле и проще вырезать из листа лазерным лучом, но если возникает необходимость в тысячах однотипных изделий, порой требуются пресс-форма, штамп, вырубной пресс, конвейер и т. п.

— Есть явные предпосылки к формированию собственного замкнутого цикла. Наиболее яркий пример — постоянные попытки представить 3D-принтер, который сможет изготовить такой же

3D-принтер. Буквальное воплощение образа из «Разговора д’Аламбера с Дидро» — фортепиано, которое может порождать маленькие фортепиано [66, с. 386]. Такие попытки во многом являются «жульничеством» — технология «объемной печати» не позволяет изготавливать процессоры, необходимые для работы 3D-принтера. Но налицо очень быстрое распространение в сети программ-алгоритмов, которые позволяют «печатать» предметы, описаний технологий по изготовлению пластика-сырья и т. п. Можно предположить, что сравнительно быстро пройдет замыкание петли рециклинга — изделия принтеров будут рассматриваться как вторсырье для следующих вариантов изделий.

— Возникает новое несущее противоречие. Если в традиционной обработке это соотношения твердости резца и материала, размеров резца и детали, размеров формы и детали — противоречие формирующего и формируемого материалов/предметов, — то технологии 3D-принтинга — это разновидность противоречия между частью и целым: с одной стороны, необходимость подчинять изготовление объекта процессам застывания каждой отдельной «капли», с другой — требования по структуре материала того же объекта. Быстрота затвердения «капли», образование пленки на поверхности, возможность частичного расплавления при попадании сверху такого же материала. Вообще процессы отвода тепла и смены агрегатного состояния в объемах «капли» становятся важнейшими объектами исследования. Так же можно сформулировать противоречие, определяющее взаимодействие 3D-принтинга и традиционных технологий: с одной стороны, это специализированность каждого действия, которую обеспечивает привычный конвейер, с другой — универсальность формы изделия, которую единством стандартизированного действия «застывания капали» обеспечивает «объемная печать».

В качестве промежуточного вывода можно сформулировать тезис: стереолитография в данный момент — технология, которая обеспечивает становление новой парадигмы материалообработки.

Можно ли сказать, что объемная печать детерминирует технологическую операцию полнее и качественнее ранних технологий? Можно ли сказать, что она полнее формирует будущее?