Распространенные применения 3D-печати: от аэрокосмической отрасли до моды

От аэрокосмических и медицинских целей до модных и автомобильных инноваций — возможности 3D-печати для прототипирования, производства и настройки практически безграничны.

3D-принтер создает модель человеческой фигуры на выставке «3D: печать будущего» в Музее науки в Лондоне. (Фото Оли Скарффа/Getty Images)

3D-печать — это процесс создания твердого трехмерного объекта из компьютерного файла.

3D-печать — это аддитивный процесс, означающий, что принтер снова и снова накладывает материал (например, пластиковую нить) на плоскую поверхность.

3D-принтеры начального уровня могут стоить более 300 долларов за самые базовые модели, а люди, плохо знакомые с печатью, могут найти тысячи моделей на таких сайтах, как Printables и MyMiniFactory.

3D-печать находит множество профессиональных применений, например, в медицинских имплантатах и ​​автомобильных деталях, тем более, что печать стала более доступной и широко распространенной.

3D-печать имеет различные полезные цели в сфере здравоохранения, включая создание металлических имплантатов, которые можно использовать в коленях, черепе, позвоночнике или бедрах пациента. 3D-принтеры также могут создавать медицинское оборудование и протезы по более низкой цене. Стоматологическая отрасль получила большую выгоду от 3D-печати, которую можно использовать для создания имплантатов, коронок, фиксаторов, зубных протезов и анатомических моделей. 3D-печать также позволяет создавать модели слуховых аппаратов и хирургических моделей, а также может помочь врачам в предоперационном планировании.

3D-принтеры можно использовать как для больших, так и для небольших целей в строительстве. Некоторые виды использования могут включать создание прототипов или архитектурных моделей строительных проектов, а также изготовление деталей. Обычные материалы, используемые для 3D-печати строительных изделий, включают смеси бетона, волокна, песка и геополимеров. 3D-печать также можно использовать для реализации крупных строительных проектов, например, для создания целых зданий. В 2016 году китайская архитектурная фирма за 45 дней построила дом площадью 4300 квадратных футов со стенами, достаточно толстыми, чтобы выдержать землетрясение силой восемь баллов. Самое большое в мире здание, напечатанное на 3D-принтере, высотой почти 10 метров — это вилла, построенная в Эр-Рияде, Саудовская Аравия, в 2022 году.

3D-печать можно использовать даже для проектирования и создания одежды. В 2015 году Данит Пелег стал первым дизайнером, создавшим линию одежды, полностью изготовленную на 3D-принтерах. Для своей диссертации в израильском Шенкарском колледже инженерии и дизайна она изучала 3D-печать в моде и рассказала журналу Mission Magazine, что 3D-печать может стать устойчивой альтернативой использованию настоящих тканей. Голландский дизайнер Ирис ван Херпен также экспериментировала с 3D-печатью, и некоторые из ее образов носили на красной дорожке Met Gala в прошлом году такие знаменитости, как Тейана Тейлор и Дав Кэмерон. Модные бренды, в том числе Dior и Reebok, также производят носимые модели с помощью 3D-печати.

Преподаватели могут использовать 3D-печать для повышения вовлеченности учащихся в классе. Студенты естественных и инженерных специальностей могут использовать 3D-печать для создания прототипов и машин, а студенты-математики могут создавать реальные визуализации сложных геометрических концепций. Некоторые школы также предлагают курсы по 3D-печати: Массачусетский технологический институт предлагает курсы для студентов и аспирантов по основам 3D-печати, а Техасский университет и Технологический институт Вирджинии также предлагают свои собственные курсы и программы сертификации по 3D-печати.

В 2014 году ныне несуществующая компания Local Motors построила первый в мире полностью напечатанный на 3D-принтере (и доступный для скачивания) автомобиль — Strati. На печать автомобиля уходит 44 часа, а скорость может достигать 50 миль в час. Но 3D-печать имеет множество других целей в процессе производства автомобилей, включая создание прототипов и различных автомобильных деталей. Cadillac Celistiq 2024 года будет иметь более 100 напечатанных на 3D-принтере деталей, которые производитель GM называет «самым технологически продвинутым Cadillac за всю историю», а его автомобиль будет содержать наибольшее количество деталей, напечатанных на 3D-принтере.

Как и автомобильная промышленность, аэрокосмическая промышленность может использовать 3D-печать для создания прототипов и деталей. Поскольку детали, напечатанные на 3D-принтере, могут быть легкими, эти детали помогают снизить вес самолетов, снижая как расход топлива, так и воздействие полета на окружающую среду. 3D-печать также может снизить потребность в запасании определенных деталей, поскольку их можно производить по требованию, а иногда несколько деталей можно объединить в одну, что делает производство деталей, напечатанных на 3D-принтере, более экономически эффективным. К обычным деталям, которые можно напечатать на 3D-принтере, относятся металлические кронштейны и приспособления, а также суррогатные детали, которые часто используются базами НАСА и ВВС для обучения.