Лахта Центр - о небоскребе и не только (lakhtacenter) wrote,
Лахта Центр - о небоскребе и не только
lakhtacenter

Принтеры шагнули в четвертое измерение


Привычную, добрую 2D-печать все знают, лазерные и струйные принтеры – незаменимые помощники в каждом офисе.

3D-печать уже достаточно известна и широко применяется – от печатания кровеносных сосудов до полноценных жилых домов.

2,5D-печать – технология еще новая. Позволяет напечатать любую поверхность – можно имитировать дерево, кожу, камень, керамику, ткани и другие материалы.

4D-печать – совсем новая технология – печатает предметы, которые умеют менять свои характеристики с течением времени.


Технология 3D печати – это последовательное выполнение действий, которые приведут к созданию изделия. Процесс начинается с нуля и постепенно, последовательным добавлением слоев (т.е. аддитивно), «выращивается» будущее изделие. Отходов при этом мало или вообще нет.

В настоящее время количество технологий объемной печати превысило десяток (фотополимеризация, лазерное спекание, электронно-лучевая плавка и др.).


Самой первой была стереолитография SLA (Stereolithography), разработанная в 1984-м и запатентованная в 1986-м году американцем Чарльзом Халлом (Charles W. Hull).
Он разработал первый промышленный станок для 3D печати и основал компанию 3D Systems, которая сегодня является ведущим производителем 3D-принтеров и материалов к ним.

В те времена еще не было термина 3D печать. Тогда использовали слово «прототипирование». Термин «3D-печать» был придуман студентами Массачусетского технологического института в 1995 году. Краткое и емкое название прижилось.


Ресторан с 3D-печатью блюд

Исходные материалы для 3D-печати могут быть самые разные: металл, пластик, керамика, стекло, фотополимеры, специальный воск, шоколад, пищевые продукты, а также материалы для медицинских имплантов, зубных слепков и протезов. Возможна и комбинация разных материалов.

Аддитивные технологии нашли своё применение в автомобилестроении, авиационной промышленности, изготовлении бытовой техники, одежды и даже выращивании искусственных органов.


Одна из технологий 3D-печати: послойное склеивание пленок (Laminated Object Manufacturing, LOM).
Тонкие листы материала раскраиваются лазерным лучом или специальным лезвием, а потом тем или иным способом соединяются между собой. Для создания 3D-моделей может использоваться не только пластик, но даже бумага, керамика или металл.


Наиболее распространенная технология 3D-печати - послойное наплавление (Fusing Deposition Modeling, FDM). Цены на такие принтеры за последние пять лет снизились на порядок.
Для изготовления очередного слоя термопластичный материал нагревается в печатающей головке до полужидкого состояния и выдавливается в виде нити через сопло с отверстием малого диаметра, оседая на поверхности рабочего стола или на предыдущем слое, соединяясь с ним. Головка перемещается в горизонтальной плоскости и постепенно «рисует» нужный слой.


3D-печатная шляпа под названием H-Line
Парящая, извилистая шляпка, вдохновленная одной из самых известных культовых кривых High Line и жилым комплексом 520 West 28th, недавно была представлена студией Zaha Hadid Architects (ZHA) для показа мод в Нью-Йорке.


3D принтеры успешно применяются в процессе возведения малоэтажных зданий.

Прорыв 2014 года: частные компании в США и Китае создали оборудование, соединив экструзию и метод многоструйного моделирования. Появились 3D принтеры для печати бетоном.

Бетон наносится слоями. Горизонтальный армопояс устанавливается между слоями, вертикальный – после затвердевания состава. Арматура фиксируется и заливается бетоном. Существуют принтеры, которые вначале распыляют полиуретан, формируя «камеру», а затем заливают бетон внутрь. Дом с межкомнатными перегородками, дверными и оконными проемами, разводкой под прокладку инженерных коммуникаций можно напечатать за 24 часа.

«Чернилами» для 3D строительства могут служить бетон, пескобетон, гипс, смесь со стеклянным волокном, с фиброволоконом, с пластификатором, с добавлением диатомитовых шариков для шероховатости. В ОАЭ осуществляется проект Mars Science City. Перед тем, как отправиться осваивать Марс, учатся строить на земле – постройки возводят с помощью 3D принтера - из песка.


Голландия. Напечатанные из биопластика кабины - оригинальные зоны отдыха для обустройства общественного пространства. Проект Urban Cabin.


Технология 2,5D-печати позволяет имитировать дерево, кожу, камень, керамику, ткани и другие материалы при помощи специальных веществ. 2,5D-принтер придумали в компании Casio. Название технологии – Mofrel.

Инновация делает возможным придание разных текстур каким-либо поверхностям. Можно имитировать дерево, кожу, камень, керамику, ткани и другие материалы при помощи специальных веществ и «цифровых слоев». Сбывшаяся мечта всех дизайнеров!

Кроме того, закончив формирование конечного объекта, принтер красит его, используя для этого 16 млн оттенков цветов.


Уровень детализации 2,5D-печати поражает: видны трещинки на коже, прожилки деревьев, структура кирпичей, каждый стежок на швах и даже текстура вышитых тканей.

Весь процесс занимает 3–5 минут для одной стороны «цифрового листа» размером А4. Каждый лист стоит примерно $10. Это гораздо дороже, чем печать на обычном цветном принтере. Зато намного дешевле, чем производство прототипа из настоящих материалов.
Технология наверняка изменит промышленный дизайн. На сегодняшний день 2,5D-принтер Mofrel стоит около $44 тысяч.


Технология 4D-печати, впервые испытанная в январе 2016 года учеными из Гарварда, создает предметы, которые меняют свои характеристики с течением времени при определенных условиях.

Это мир вещей, изменяющих свою форму и поведение. Это – будущее.

Главное – композитные материалы, которые изменяются под воздействием воды, тепла, света, механического влияния, а также могут быть запрограммированы на определенные действия. Сам объект точно так же, как и при 3D-печати, создаётся слой за слоем. Самое интересное происходит потом, когда готовый предмет начинает меняться.


Недавно в BMW представили, как будут выглядеть автомобили будущего. Кузов автомобиля состоит из подвижных треугольных секций, распечатанных на 4D-принтере. Во время поворота треугольные секции растягиваются, и шины не трутся об арки. Сегодня эта функция достигается гораздо большим количеством деталей.


Команда ученых Гарвардского университета разработала гидрогелевые композитные структуры, меняющие форму заранее определённым образом при погружении в воду. Примером послужили растения, которые меняют форму, реагируя на окружающую среду.

Можно менять не только форму, но и свойства - например, электропроводность или биосовместимость.


Исследователи из лаборатории Self-Assembly Lab Массачусетского технологического института разработали 2D-шаблон, который при погружении в воду складывается в куб.

Лаборатория создала много разнообразных изделий, способных самостоятельно принимать нужную форму или самособираться. Есть шнурки, которые сами себя зашнуруют и предметы мебели, которые самостоятельно раскладываются.


Исследователи из Университета Колорадо разработали методику 4D-печати, включив полимерные волокна с «эффектом памяти формы». Например, солнечные батареи способные сворачиваться и разворачиваться для транспортировки, автомобильные покрытия могут адаптироваться к дороге, военная форма меняет тип камуфляжа или эффективнее защищает от газа или осколков.


Группа ученых из Сингапурского университета технологии и дизайна, MIT и Технологического института Джорджии разработала новый метод 4D-печати на основе воздействия светом на фоточувствительные материалы.

Предметы могут восстанавливаться после деформаций. Например, ученые напечатали мягкий манипулятор, который в свободном состоянии закрыт. С его помощью ученые смогли успешно захватывать небольшие предметы.

Технологию можно адаптировать для реального применения — к примеру, создать капсулы, высвобождающие вещества при повышении температуры тела. Можно создавать искусственные органы, которые умеют приспосабливаться к особенностям человеческого тела и менять свою форму в зависимости от ситуации.
Tags: 2, 3d, 4d, 5d, современные технологии, технологии, технологии будущего
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • СЕЛФИ С ЛАХТА ЦЕНТРОМ: ГУЛЯЕМ РЯДОМ

    Пожалуй, каждая прогулка в окрестностях Лахта Центра – это повод остановиться, сфотографироваться и запечатлеть миг вашей жизни. Красиво…

  • Highrise Award 2018

    ПРЕМИЯ ЗА НЕБОСКРЕБ ДОСТАЛАСЬ МЕКСИКЕ Раз в два года проводится одна из самых интересных архитектурных премий в мире - International Highrise…

  • Фотолента Лахта Центра

    Подборка самых интересных фото с Лахта Центром из социальных сетей теперь и в нашем журнале ЖЖ! Не забывайте ставить тэг #лахтацентр или…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments