Первые подвижки в этом уже есть. Революция уже началась, например, на смену handmade пришел новый тренд -- создание вещей в 3D-принтерах. Почти любой предмет -- деталь, игрушку, мебель, органы человеческого тела -- можно напечатать с помощью 3D-принтера. Технология была разработана в начале 90-х годов ХХ в. Массачусетским технологическим институтом, а в 1996-м первый 3D-принтер увидел свет. В качестве чернил применяются самые разные материалы от металлов до стволовых клеток, однако самым популярным остается пластик. Создание 3D-принтеров, устройств, использующих метод послойного создания физического объекта по цифровой 3D-модели, привело к тому, что каждый сможет сделать себе именно то, что ему нужно, прямо на дому или в ближайшей мастерской. Возможности 3D-принтеров уже сейчас поражают воображение. С их помощью производят обувь, действующие пистолеты, протезы для человека, домашнюю утварь и многое другое. Сферы применения продукции, произведенной с помощью 3D-технологий, постоянно расширяются. А вообще все новое -- это, как известно, хорошо забытое старое. Технология печати пластиковым прутком была известна с 90-х годов ХХ в., но широкого распространения не получила, потому что аппараты, которые это делали, стоили бешеных денег. К тому же производили такие принтеры исключительно за рубежом, и если кто-то его привозил, а аппарат ломался, это становилось серьезной проблемой. Теперь технология подешевела и стала более доступной в обслуживании. Принтер стоимостью 80 тысяч рублей в России уже может позволить себе большинство частных лиц и компаний, если это им действительно необходимо. Те, кто хочет дешевле, может найти комплект за 200--300 долларов. Эти принтеры доступны почти так же, как продукты питания.
Существуют и профессиональные 3D-принтеры -- стоимость начинается от 100 тыс. долларов, они имеют внушительные габариты и требуют дорогих расходных материалов. «Бытовые» принтеры, работающие по технологии FDM, -- настольные аппараты, их простейшую разновидность можно приобрести примерно за 500 долларов. Это примерно как сравнивать профессиональный фотоаппарат и камеру телефона -- разница в качестве, возможностях, цветах и материалах существенная, но пользоваться можно. Одни 3D-принтеры печатают металлом, другие -- пластиком, третьи делают прототипы из гипса. Материалов множество. При виде аппарата в действии захватывает дух: буквально на глазах из ниоткуда вырастает объект -- бери и пользуйся. Заводские установки, с помощью лазера наращивая слой за слоем, создают детали из порошка -- пыли. Любительские получают вещь, нагревая материал и оказывая на него давление.
Так, в Университете Южной Калифорнии был разработан 3D-принтер, способный построить отдельный дом площадью в 250 кв. м. в течение суток [10]. Гаджеты, которые представили на выставке потребительской электроники CES 2013 крупные производители и стартаперы, отражают целый ряд тенденций. Во-первых, устройства не просто становятся более мобильными -- они «умнеют». Во-вторых, все больше гаджетов оснащают WiFi-модулями: они могут не только выходить в интернет, но и обмениваться данными друг с другом. В-третьих, стало заметно больше разработок, так или иначе связанных с личным здоровьем и контролем за физическим состоянием. Плюс все более обыденной становится дополненная реальность и 3D-принтеры. Если еще год назад пользовательские принтеры, способные печатать посуду и предметы интерьера, только выходили на рынок, то сейчас их появляется все больше и больше. На CES 2014 представили пятое поколение принтеров Maker Bot Replicator. Сразу в трех моделях -- Maker Boteplicatorini, Maker Bot Replicator и Maker Bot Replicator Z18. Все они позволяют подключаться к ПК через кабель или Wi-Fi, поддерживают облака и умеют работать с iPad. Стоимость устройств $1,4, $2,9 и $6,5 тыс. соответственно. Самый дешевый вариант печатает по 200-микронной технологии и оснащен камерой размером 12,5x10x10 см. У второй по дороговизне модели 3,5-дюймовый цветной сенсорный дисплей, рабочая камера размером 25,2x19,9x15 см и есть возможность подключения USB-накопителей и Ethernet-сети. Он печатает по 100-микронной технологии. Самая дорогая модель и самая большая -- рабочая камера размером 45,7x30,5x30,5 см [11].
Технологический институт Карлсруэ разработал полимерный материал с «костной» структурой. Это первая разработка, которая экспериментально доказала, что могут быть созданы материалы с плотностью меньше, чем у воды, и прочностью, как у стали. Изобретение стало возможным после того, как немецкая компания Nanoscribe создала систему, позволяющую «печатать» трехмерные материалы с заданными характеристиками. Для этого прозрачный полимер размещается на специальном стекле, включается лазер, и стекло начинает двигаться таким образом, чтобы лазерный луч фокусировался только в тех точках, где материал должен быть твердым. После нанесения необходимого «рисунка» лишние частицы вымываются и на стекле остается сложная трехмерная структура. Для увеличения прочности затвердевший полимер покрывается слоем оксида алюминия толщиной в 50 нанометров. Разработка по своим свойствам превзошла все природные и искусственные материалы с плотностью меньше плотности воды (1000 кг/куб, м), поскольку в состоянии выдержать давление в 280 МПа -- такое же, как и некоторые виды стали [12].
В течение нескольких месяцев, пока шла подготовка автомобилей к новому сезону «Формулы-1», инженеры на фабрике в Оксфордшире интенсивно использовали 3D-печать для моделирования конструкций машины, оптимальной для гоночного дня. «Таким способом мы изготавливаем 800--900 деталей в месяц», -- говорит Иэн Принц, менеджер по быстрому созданию прототипов Caterham, компании, которая принадлежит базирующейся в Великобритании малайской команде «Формулы-1». Как и другие команды соревнования, в минувшем году Caterham решила купить два 3D-принтера для ускорения и снижения стоимости процесса конструирования. По словам Принца, это позволяет компании экономить до Ј40 тыс. ежемесячно: «Поскольку это команда «Формулы-1» и разработки ведутся в течение всего года, такое оборудование необходимо нам для улучшения характеристик наших машин». Части корпуса автомобилей конструируются и печатаются в размере 60 % от реального и тестируются в аэродинамической трубе на производстве Caterham. Деталь может подгоняться и улучшаться, прежде чем будет окончательно утверждена для производства и установки на гоночную машину [13].
Caterham -- один из многих передовых производителей, которые используют 3D-печать (известную также как аддитивная технология) для ускорения процессов производства и изготовления более рентабельных запчастей. Это новшество применяют уже около 25 % структур -- таковы результаты опроса 200 компаний, проведенного General Electric. Такая статистика свидетельствует о том, что эта так называемая прорывная технология начала наступление на британский производственный сектор. Впервые 3D-печать применили примерно в 1980-х для изготовления пластиковой продукции. С тех пор многое усовершенствовалось, и сегодня компании могут создавать, к примеру, сложные конструкции из титана или алюминия, используя лазеры для плавления металлического порошка. Согласно данным консалтинговой компании Roland Berger, мировой рынок 3D-печати металлических конструкций в 2012 г. оценивался в €1,7 млрд. Ожидается, что в ближайшие десять лет, с падением сопутствующих издержек, технология вырастет более чем в четыре раза. Британские медицинские бизнесы уже используют 3D-печать для создания высоко индивидуализированных продуктов. Фил Ривз из Econolyst, компании по консалтингу в сфере 3D-печати, говорит, что Великобритания -- один из лидеров в использовании аддитивной технологии в производстве медицинского оборудования, имплантатов и литых изделий. Компания Fripp Designand Research была первой, напрямую напечатавшей объект на силиконе, который может использоваться для производства протезов носа или глаза [13].
Правительство Великобритании стремится поддерживать революцию в 3D-печати. В прошлом месяце оно объявило о выделении Ј15 млн для создания национального центра 3D-печати в Ковентри, который будет способствовать разработке новых продуктов для аэрокосмической, автомобильной и медицинской отраслей. Хотя Великобритания -- пятая в мире страна (после США, Японии, Германии и Китая) по количеству используемых ею систем для 3D-печати, Терри Уолерс из американской консалтинговой компании Wohlers Associates полагает, что это не отображает роли государства в исследованиях и разработках. «Я считаю Великобританию одним из ведущих регионов мира по разработке и продвижению технологий 3D-печати. Некоторые, по сути, могут утверждать, что наша страна на самом деле один из пионеров этой отрасли», -- добавил он [13].
До нынешнего времени компании преимущественно использовали 3D-печать для создания прототипов частей продуктов или целых продуктов для тестирования. Однако несколько крупнейших мировых производителей, например GE и ВАЕ Systems, подают пример перемещения этой технологии из конструкторских бюро в заводские цеха. В январе представители оборонной компании ВАЕ Systems подтвердили, что их реактивные истребители RAF Tornado впервые летали с металлическими деталями, созданными благодаря 3D-печати. Кроме того, в конце этого года компания начнет производить неметаллические детали. Нефтегазовый бизнес компании GE (штаб-квартира этого подразделения находится в Великобритании) в следующие два года планирует инвестировать в разработку технологий $100 млн, значительная часть этой суммы пойдет на аддитивные технологии, указал Эрик Гебхардт, технический директор нефтегазового подразделения. Хотя многие люди умаляли значение 3D-печати как угрозы традиционному производству, говоря, что она слишком дорога, чтобы вытеснить традиционные методы фрезерования и резки, очевидно, что многие передовые производители с этим не согласны. «Дайте этой технологии еще пять лет -- и ее стоимость существенно упадет. Мы уже используем ее для выпуска наших производственных, а не только лабораторных моделей. С металлом, обработанным посредством 3D-печати, вы можете делать что угодно, без ограничений», -- подытожил Принц [13].
Не так давно PirateBay открыла возможность скачивания файлов 3D-моделей для 3D-принтеров, и так же недавно в США стартовал проект на «Кикстартере» (проект народной поддержки инноваций, в котором заинтересованные в продукте пользователи до появления продукта платят вперед и становятся первыми обладателями новинки), участники которого поддержали проект по созданию домашнего 3D-принтера. Более 1000 человек получат надежное устройство для домашней 3D-печати всего за 550 долларов. Казалось бы, ну и что такого? Подумаешь, печатать себе дома статуэтки, брелоки и прочую пластиковую мелочь. На первый взгляд все действительно не представляется таким уж привлекательным, но ведь и когда появился интернет, никто особо не стремился им быстрее пользоваться. На самом деле это новая революция, и если интернет взламывает структуры мышления, социальные иерархии и привычные модели поведения, то это событие -- первый шаг к слому привычных производственных моделей и переходу к действительному постмодерну и интеллектуальным экономикам. Почему? Потому что не нужны будут заводы, длинные цепочки поставки комплектующих, сбытовые сети, торговые залы и прочие элементы современных систем производства и распространения материальных вещей. Из всего этого останутся только добыча сырья и передел его до состояния «чернил» для 3D-принтеров. Чернилами это, конечно, можно назвать достаточно условно, и только лишь по аналогии с современными принтерами, которые используются для печати информационных объектов, но никак не материальных вещей.
Революция в умах, вызванная распространением и развитием Всемирной сети, лишь начало формирования нового общества, где человеческий труд будет интеллектуальным, ну и, возможно, останется немного места для сервиса и дорогих вещей ручной работы, истинных произведений искусства, авторских работ. Массовое же производство с развитием 3D-печати станет автоматизированным, и все, что понадобится, -- только электронная 3D-модель и достаточно габаритный принтер, чтобы напечатать требуемый объект (машину, телевизор, холодильник, кровать). Развитие этого подхода к производству позволит строить дома и дороги, и все очень оперативно, эти машины смогут воспроизводить даже самих себя.
«Автоматизация, а вернее сказать, обесчеловечивание производства, -- давняя мечта фантастов, и современный уровень технологий позволяет начать реализацию этой мечты сегодня, и даже более того -- это практически неизбежно и полностью изменит облик цивилизации. Производство всего, что есть вокруг вас, будет возможно без участия человека. Принтеры -- это всего лишь наглядная иллюстрация зарождающегося процесса перехода от устаревающих форм производства. Иллюстрация яркая и одна из самых главных, поскольку большинство объектов материального мира все же твердые и изготовлены с применением трудоемких и энергоемких производственных процессов, в которых занято большинство населения планеты, не занимающееся интеллектуальным трудом. Как только производство твердых вещей (машин, бытовой техники, домов и всего прочего) будет реализовано при помощи технологий объемной печати, к ним тут же появятся технологии производства и текстиля, и различных жидкостей, и всего, что невозможно напечатать без участия человека. Особенно учитывая, что даже тот же текстиль сейчас уже становится высокотехнологичным продуктом, требующим применения различных технологий и материалов для придания расширенной функциональности» [16].
Сейчас эти принтеры используют специальные полимеры для создания объектов материального мира, но совершенно очевидно, что это не единственный материал, доступный в качестве сырья для этих устройств. Весь вопрос лишь в форме, и если сейчас рама внедорожника выполнена из железных балок, то при его печати для этого можно использовать сверхпрочные полимеры, армированные углеродными нанотрубками, такой материал ничем не хуже стали, только для его производства не требуется металлургическое производство. Принтер просто в нужном порядке выложит слои исходного материала в форму, а потом спечет в нужном режиме. То же самое будет касаться и всего остального (от электроники управляющих блоков вашего автомобиля до силовой установки и деталей отделки салона (который, кстати сказать, тоже изменится в силу применения этой технологии).