Несмотря на сохраняющийся налет таинственности и экзотики, 3D-печать становится реальностью, присутствующей в нашей жизни. Как прогнозируют эксперты, развитие этой технологии, вместе с беспилотным транспортом, будет в числе наиболее разрушительных по влиянию на многие отрасли, сокращая потребность в рабочих специальностях. Действительно, развитие технологий может породить проблему «лишних людей», вытесняемых роботизированными производствами. По оценкам Института да Винчи, к 2030 году в мире исчезнет более 2 млрд «традиционных» рабочих мест.

По подсчетам Gartner, в 2013 году рынок 3D-принтеров вырос почти на 50% и составил 412 млн долл., причем 325 млн долл. из этой суммы пришлось на корпоративный сегмент. Как уверены аналитики, спрос на 3D-принтеры будет расти вместе с ростом качества и производительности работы устройств. К 2015 году продажи удвоятся. На рынке 3D-принтеров настал переломный момент. Хотя рынок все еще находится на начальной стадии развития и реклама преувеличивает возможности технологий, скорость разработок и подъем интереса пользователей подталкивают производителей оборудования и разработчиков программ к повышению качества и упрощению использования принтеров. По мере совершенствования технология 3D-печати будет все шире использоваться в разработке и производстве продуктов.

Жилье из мусора

В Шанхае начата промышленная 3D-печать домов. Таким образом правительство надеется удешевить строительство зданий. Важно отметить и высокую скорость строительства: небольшой дом возводится за сутки.

Гигантский 3D-принтер может работать круглосуточно без наблюдателя. Материалом служит раствор из цемента и переработанных строительных отходов. Дом площадью 200 кв. м обходится примерно в 5 тыс. долл. Однако принтер, которому необходимы для работы заводские условия, не мобилен, и перевозка готового дома в нужное место обойдется в более значительную сумму.

Несмотря на общее название, термин «3D-печать» охватывает девять различных технологий, различающихся используемыми приемами и материалами. Наиболее распространены четыре: стереолитография, фотополимеризация, экструзия (Fused Deposition Modeling, FDM) и спекание (Selective Laser Sintering, SLS). В зависимости от метода печати устройство может быть как монохромным, так и цветным. На прошедшей в начале года выставке CES-2014 присутствовали несколько десятков стендов компаний, выпускающих 3D-принтеры. Самыми известными являются 3D Systems, Stratasys, Makerbot и Solid Concepts, каждая из них работает в различных сегментах оборудования.

В настоящее время на рынке 3D-печати творится хаос — игроки разношерстные, технологии крайне незрелые, и им очень не хватает стандартизации. Большие надежды эксперты связывают с консолидацией рынка: рано или поздно на эту отрасль должны обратить внимание ИТ-гиганты. Как минимум можно ожидать интереса смежных отраслей — производителей систем PLM, в которых будет осуществляться проектирование цифровых макетов изделий, и игроков рынка традиционной печати.

Например, работы в этом направлении ведет HP. Недавно в компании заявили, что им удалось справиться с двумя важными проблемами трехмерной печати — малой скоростью печати и низким качеством поверхности изделий. При этом планы HP в первую очередь направлены на корпоративный рынок. Что же касается простых потребителей, то для них, возможно, будет создан сервис трехмерной печати, принимающий задания и выдающий готовые изделия.

О выходе на рынок 3D-печати месяц назад объявил и Autodesk, выпустив два продукта: открытую программную платформу 3D-печати Spark, а также собственный 3D-принтер, способный работать с широким спектром материалов. Документация по ним будет доступна всем желающим для дальнейшего развития и экспериментов.

Новые возможности

Появление доступных 3D-принтеров может полностью изменить расстановку сил во многих отраслях. Причина проста: 3D-печать способна подорвать эффект масштаба, являющийся базовым в современной промышленности и стимулирующий массовое производство. В результате в сфере производства может наступить свое­образная «эпоха возрождения», ведь даже небольшие компании смогут выпускать продукты высокого качества без необходимости постройки фабрик.

Вероятны и серьезные изменения в логистике. Сейчас расходы на доставку товаров от мест производства составляют существенную часть их стоимости. В случае 3D-печати производство многих товаров станет мобильным и будет разумным переносить его ближе к потребителям.

«В последние годы в мире произошел существенный прорыв в понимании роли 3D-печати и сопутствующих технологий с точки зрения бизнеса», — уверен Фредерик Вашер, директор по стратегическому медиамаркетингу компании Dassault Systemes. 3D-прин­теры уже активно используются в производстве автомобилей, потребительских товаров, а также деталей самолетов и ракет, чтобы физически оценить параметры создаваемых объектов до начала массового изготовления. Заложенный за последние годы фундамент и существенное снижение цен обусловили появление все более широкого ассортимента машин для 3D-печати.

Что важно, устройства не только падают в цене, но и с каждым годом приобретают новые возможности. Например, машины, способные печатать детали из титана, алюминия и серебра, произвели настоящую революцию в нескольких отраслях. Создатели ювелирных украшений получили возможность разрабатывать уникальные по форме изделия, которые нельзя было реализовать при помощи традиционных технологий. Появилась возможность заранее продемонстрировать людям, как будет выглядеть тот или иной плод дизайнерской фантазии, существенно снизив риск разочарования от конечного продукта. Уже известны примеры трехмерной печати зданий.

Концепт-кар — за год

Пока что использование 3D-печати в промышленности в большинстве случаев ограничивается печатью прототипов при разработке новых изделий. Это серьезно удешевляет и ускоряет процессы разработки и тестирования изделий. Предприятия быстро выпускают физические образцы изделия или печатают их уменьшенные копии для исследований или презентации заказчикам. Показательным является проект Bleu, осуществлявшийся Dassault Systemes на протяжении всего 2013 года. Основная цель проекта — создать собственный концепт-кар с нуля, чтобы продемонстрировать новейшие технологии 3D-моделирования. Важную роль сыграло использование точного 3D-принтера для мультикомпозитной печати Stratasys Objet260 Connex.

Работы проводила команда из дизайнера, двух специалистов по моделированию, двух экспертов в области визуализации, двух специалистов по моделированию поверхностей и одного разработчика механических моделей. На первом этапе были созданы миниатюрные пятисантиметровые модели. Они были призваны выявить основные недостатки конструкции. На втором этапе использовались уже 3D-модели длиной 10 см для изучения и проработки пропорций автомобиля. Напечатанные модели позволили убедиться в том, что с точки зрения объемного восприятия и пропорций все элементы дизайна сбалансированы и сочетаются друг с другом.

Третий этап проекта, который крайне важен в автомобилестроительной и аэрокосмической отраслях, — изготовление аэродинамической модели. Эта модель должна пройти испытания в аэродинамической трубе. Модель машины выросла уже до 26 сантиметров, у нее появились новые детали — зеркала и бамперы. На заключительном этапе проекта была распечатана полностью функциональная модель концепт-кара.

Для печати элементов конструкции (покрышек, шасси, окон) на 3D-принтере использовались несколько видов материалов.

Отдельно следует упомянуть новые возможности для рынка запасных частей. Многие компании обязаны обеспечивать своих клиентов запчастями на протяжении многих лет. Исполнение таких обязательств требует существенных расходов на хранение «мертвых» запасов. Технологии 3D-печати позволяют печатать детали по заказу и хранить лишь их цифровые модели. Таким образом, поставщики получают в свое распоряжение склад виртуальных запчастей, которые незримо присутствуют и доступны в любой момент времени.

Одной из отраслей, которые в России развиваются стремительными темпами, является строительство. Несмотря на распространенные заблуждения, оно весьма восприимчиво к новым технологиям, в том числе к трехмерному проектированию и печати.

«Да, с развитием 3D-печати мир изменится до неузнаваемости, в том числе и рынок труда. Какие-то профессии, в первую очередь не требующие квалификации, могут исчезнуть, а какие-то — наоборот, появиться», — признает Анастасия Морозова, руководитель направления архитектуры и строительства Autodesk в России и СНГ.

Как считает Морозова, в строительстве развитие 3D-печати породит как минимум четыре новые профессии:

• BIM-менеджер — специалист по информационному моделированию зданий (Building Information Modeling). Спрос на таких специалистов уже сейчас огромный. Фактически такие специалисты появляются на стыке двух профессий: проектировщика и СAD-менеджера — системного администратора, отвечающего за техническую поддержку работы проектировщиков.

• Инженер комплексного цифрового контроля строительства — специалист, работающий с 3D-моделью объекта непосредственно на стройке.

• Специалист по виртуальной реальности. Современные 3D-технологии дают возможность уже на этапе проектирования «побывать» на объекте. В будущем для этого могут создаваться стереокомнаты, где клиенту будут демонстрировать виртуальный объект с применением технологий дополненной реальности.

• Собственно оператор 3D-принтера.

Наступление технологий 3D-печати можно считать неизбежным — это вопрос лишь времени. В любом случае ИТ-директорам производственных компаний имеет смысл заранее готовить почву. 3D-печать будет базироваться на технологиях PLM и 3D-моделирования. Именно на них и стоит обратить особое внимание.