3D печать: Элемент устойчивого развития или сырая технология с блестящими перспективами?

Создано 19.04.2012 17:58

Автор: Алексей Норкин

Похоже, мы на пороге революции 3D печати. Технология «взорвалась» в последние годы и используется для создания самых разных вещей, от автомобильных кузовов, до зубных протезов и деталей реактивных двигателей. Стартапы, такие как MakerBot предлагают 3D принтеры размером с хлебницу менее чем за 2000 долларов, что делает их доступными даже для домашнего использования. Воображение рисует радужные картины, когда любой человек вместо того, чтобы покупать товары в супермаркете, сможет просто напечатать новую детскую игрушку или, прохудившуюся прокладку для посудомоечной машины. Будет ли такое будущее устойчивым?

3D печать, как метод, когда материал слой за слоем прессуется и клеится на подложку, известен уже более десятка лет, но только в последние годы его стали применять, чтобы получить конечный готовый продукт. Отрасль быстро расширяется, консалтинговая фирма Wohlers Associates прогнозирует ее рост на 3,1 млрд. долларов к 2016 году.

С точки зрения экологии технология, называемая также аддитивным производством, характеризуется тремя основными преимуществами. Во-первых, рациональное использование материала. Пластик или металл расходуется только в той мере, насколько это необходимо. В отличие от штамповки или литья отходов чрезвычайно мало.

Второе преимущество – универсальность. Один и тот же 3D принтер может создавать множество разных продуктов, нет необходимости конструировать и строить большое количество разных машин, отдельно под каждую деталь или продукт.

Ввиду универсальности все сложные производства можно организовать в одном месте, передав шаблоны и эскизы по каналам связи, вместо того чтобы доставлять готовые детали транспортными средствами.

«3D печать устойчива по самой своей природе, потому что она строит объект, начиная с нуля, слой за слоем и без образования отходов», - утверждает Кэти Льюис (Cathy Lewis), вице-президент по глобальному маркетингу 3D Systems, компании, занятой разработкой промышленных технологий и недавно представившей свой первый 3D принтер для домашних пользователей.

«В некоторых случаях аддитивное производство экономит много материалов и энергии», - считает Берт Брас (Bert Bras), инженер-механик компании Georgia Tech, занятой устойчивым конструированием и производством. «3D принтер способен создавать более сложные формы, чем при традиционной обработке. Вы можете сделать, например, пропеллер для самолета, используя сложную форму основания, вместо того, чтобы наносить несколько слоев металла для усиления конструкции».

Однако для производства большинства потребительских товаров массового спроса процесс не имеет особого смысла и преимуществ. Существует не так много данных, о том, как напечатанные 3D способом продукты соотносятся с произведенными обычными способами на протяжении всего жизненного цикла исходя из совокупности таких факторов, как использование энергии, транспортные расходы, воздействие на окружающую среду.

По мнению Дэвида Дорнфилда (David Dornfeld), профессора машиностроения, руководителя лаборатории производства и устойчивого развития Калифорнийского университета, характер воздействия на окружающую среду базирующегося на 3D печати способа производства не более дружественный, чем влияние традиционных методов, а в некоторых случаях даже хуже.

Инженер-механик Тим Гутовски (Tim Gutowski), возглавляющий экологически безопасные производства Массачусетского технологического института, выяснил, что лазер прямого осаждения металла - устройство аддитивного производства, наносящее и одновременно сплавляющее металлический порошок энергонасыщенным лучом - использует в сотни раз больше электричества на килограмм обрабатываемого металла в сравнении с традиционными методами, такими как литье и механическая обработка.

Гутовски считает, что это лишь один из аспектов воздействия технологии на окружающую среду, который показывает, что 3D печати еще предстоит долгий путь, прежде чем она достигнет эффективности такого же порядка, как старые производственные процессы.

По его мнению, 3D печать хороша для выпуска мелкосерийной продукции и изготовления деталей сложных форм. Однако полная замена традиционных способов аддитивным производством в ближайшее время вряд ли возможна.