Перспективы развития трёхмерного прототипирования

С конца прошлого века в машино- и приборостроении, программировании и во многих других областях промышленности для анализа функционирования проектируемого продукта или системы стал широко использоваться метод прототипирования. Прототипирование представляет собой быструю «черновую» реализацию базовой функциональности разрабатываемого продукта или системы.

При прототипировании малыми усилиями создается работающая модель, в которой видна детальная картина устройства и работы проектируемой системы. Как правило, после этапа прототипирования следуют этапы пересмотра архитектуры системы, разработки, реализации и тестирования конечного продукта.

С начала 80-х годов XX века начали интенсивно развиваться новые технологии создания трёхмерных объектов прототипирования. Прототипы изделий стали создавать не путём удаления «лишнего» материала заготовок путём фрезерования, заточки, выпиливания, электроэрозионной обработки или изменения состояния заготовки путём прессовки, ковки или штамповки, а наоборот — путём постепенного наращивания материала.

Значительного прогресса сегодня достигли технологии послойного формирования трёхмерных 3D объектов по их компьютерным образам. 3D прототипирование в Москве предполагает наличие трёхмерной компьютерной модели конечного продукта. Наибольшее распространение получили следующие технологии быстрого прототипирования:

  • стереолитография;
  • отверждение на твёрдом основании;
  • нанесение и распыление термопластов;
  • лазерное спекание порошков;
  • моделирование при помощи склейки;
  • технология многосопельного моделирования; иммерсионные центры;
  • системы виртуальной реальности;
  • печать на трёхмерных принтерах.

Наиболее часто и просто создание физического пропотипа по цифровой 3D-модели послойным методом производят на 3D-принтерах. Послойная печать на 3D-принтере может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов.

Для 3D-печати крупных архитектурных моделей в качестве самоотверждаемого материала применяются густые керамические смеси. Китайские учёные в 2013 году научились печатать уши, печень и почки из живой ткани на 3D-биопринтере «Regenovo». Разработчик 3D-биопринтера «Regenovo» Сюй Минген прогнозировал, что полностью функциональные печатные органы, вероятно, будут созданы в течение ближайших десяти-двадцати лет. Исследователи из университета Хассельт в Бельгии успешно напечатал новую челюсть для 83-летней бельгийки, а в начале 2016 года вице-президент центра «Сколково» Кирилл Каем сообщил: «щитовидная железа, напечатанная на российском 3D-принтере…, имплантирована и успешно функционирует в организме лабораторной мыши… Они собираются печатать и другие органы, про почку речь идет, про печень. Пока все это лабораторный уровень, но это позволит и саму машину развивать».

Печать на 3D-биопринтере будущего объекта производится каплями, содержащими живые клетки. Далее деление, рост и модификации клеток обеспечивает окончательное формирование объекта — органа для пересадки.

С использованием 3D-печати бетоном в 2014 году начался прорыв в области строительства зданий. Шанхайская компания WinSun анонсировала сначала строительство десяти 3D-печатных домов, возведенных за 24 часа, а после напечатала пятиэтажный дом и особняк. В Университете Южной Калифорнии прошли первые испытания гигантского 3D-принтера, который за сутки способен напечатать дом с общей площадью 250 кв. метров. В октябре 2015 года в рамках выставки «Станкостроение» (Крокус-Экспо) были представлены российские разработки и промышленные образцы строительных 3D-принтеров.

dolphin