Фабрикаторы: трехмерный принтер, скатерть-самобранка и домашнее производство вообще всего

«Появилось меню. Василий ткнул в него наудачу. Первая опция гласила «Каталог моделей Sears», что бы это ни значило. Под ней: «GNU-кутюрье на открытых аппаратных кодах, версия 15.6». Дальше: «Исторический каталог Dior». Василий почесал в затылке. Никаких тебе шифровальных книг, скрытого оружия, камер наблюдения. Только какие‑то непонятные инструкции вычислительной машины! В раздражении он ткнул в выступающую панель.

Каюту наполнило низкое жужжание, и Василий отпрыгнул, повалив стул. В крышке появилась щель, послышалось адское щелканье, и щель что‑то выплюнула. На стол опустилось нечто красное — кружевное облачко с двумя отверстиями для ног. Ох какой стыд! А коробка, щелкая и скрежеща, недолго думая выдала тюлевое бальное платье, пару сапог на шпильках и пару синих шортов крупной вязки. Все предметы были горячими на ощупь и немного пахли какой-то химией.

— Прекрати! — зашипел Василий. — Перестань!

В ответ из чемодана полился поток чулок, пара брюк и корсет, который любому надевшему грозил травмой живота. В отчаянии Василий хлопнул по панели управления, и чемодан прекратил производство вещей. Василий смотрел на него, мучительно соображая. Зачем таскать с собой чемодан одежды, если можно взять с собой такой чемодан, который может изготовить любую одежду, какую пожелаешь? Тут чемодан зловеще заскрежетал, и Василий уставился на него в священном ужасе. Это же рог изобилия! Легендарная запретная машина, которая устроила хаос, безработицу и коллапс экономики предкам Василия до того, как сингулярность помогла им переселиться и основать Новую Республику».

— Чарльз Стросс, «Небо Сингулярности»

^{Принтер, печатающий еду — разработка студента по фамилии Коэльо из медиалаборатории Массачусетского технологического института.}

Фрагмент фантастического романа Чарли Стросса описывает мечту любой модницы — машину-фабрикатор, волшебным образом создающую одежду на заказ из огромного электронного каталога. Штука в том, что буквально за последние пять лет прообразы этих фабрикаторов начали появляться на самом деле — пока что очень ограниченные в плане возможностей и довольно медленные, но уже стоящие меньше тысячи долларов. Через десять лет это будет штука размером и стоимостью с микроволновку, которая запросто может вызвать всё, о чем пишет фантаст — хаос, безработицу и разрушение экономики вещей, в которой живет большинство развитых стран. Но пока что давайте разберемся, что за фабрикаторы мы имеем к концу 2010 года, как они устроены, что они умеют и куда все это движется.

^{Голландско-американский сервис Shapeways только что обновил свои фабрикаторы, и теперь любой желающий может загрузить на сайт Shapeways трехмерную модель, выбрать необходимый материал и получить по почте предмет внушительных размеров — стол, стул или на что там хватило фантазии.}

История вопроса выглядит следующим образом: идея фабрикации самых разных объектов на заказ витала в воздухе с шестидесятых годов прошлого столетия, однако до практического использования дело дошло только к концу восьмидесятых, когда и компьютеры, и алгоритмы дозрели до трехмерного моделирования, и аспирант Техасского университета в Остине с романтичной фамилией Декард придумал технологию под названием SLS. Selective laser sintering переводится как «выборочное лазерное спекание», на сегодняшний день это один из самых распространенных способов фабрикации, и ничего фантастического в нем нет. Схема работы SLS-фабрикатора примерно следующая:

• На первом этапе создается трехмерная модель будущего объекта. Это может быть чашка, или шахматная фигура, или какая-то промышленная деталь, например, спойлер автомобиля, или даже какая-нибудь штучка, которую вы стесняетесь заказать в секс-шопе. В любом случае процесс мало чем отличается от трехмерного моделирования компьютерной графики для кино и телевидения;
• Модель автоматически переводится в язык STL, понятный устройству-фабрикатору, при этом сложный объект разбивается компьютером на слои — примерно так же, как электрический нож в магазине режет батон колбасы на отдельные кругляшки.
• Фабрикатор следует переданным с компьютера командам и тонкими слоями наносит порошок, а затем прогревает его лазером, чтобы тот спекся — и так слой за слоем выпекает объект, словно кондитерское изделие, пока деталь не будет готова.

^{На видео хорошо заметно, как лазер спекает порошок, лежащий на подложке, а затем специальный валик наносит на нее новый слой порошка.}

Прелесть технологии SLS заключается в том, что порошкообразная смесь может быть приготовлена из совершенно разных материалов. Например, это может быть сверхлегкий пластик для авиационной промышленности, или биоразлагаемый пластик вроде PLA, из которого изготавливают медицинские процессы, или титановый порошок для изготовления сверхпрочных деталей, или мягкая гигиеничная резина для... — короче, вы поняли.

^{Дизайнер Marloes ten Bhömer делает обувь промышленным способом. Некоторые из моделей создаются при помощи фабрикаторов.}

Зачем используются фабрикаторы? В основном для изготовления моделей, так что треть всего рынка быстрого прототипирования — автомобильная промышленность, что неудивительно: при создании нового автомобиля вам необходимо очень быстро изготовить буквально один концепт-кар; переналаживать для этого станки, занимающиеся массовым производством, очень дорого, а делать этот концепт-кар вручную еще и долго. Фабрикатор — в зависимости от модели — испечет вам все детали концепт-кара буквально за несколько дней, а то и за несколько часов.

^{Википедия подсказывает нам, что этот концепт-кар Audi RSQ изготовлен промышленными фабрикаторами.}

Собственно говоря, фабрикаторы — это символ перехода от массового промышленного производства к индивидуальному. Не за горами тот день, когда фабрикатор будет стоять у каждого из нас где-то между стиральной и посудомоечной машинами.

Раньше фабрикаторы стоили совершенно безобразных денег, но в середине двухтысячных наметился некоторый прогресс — силами доктора Бауэра и его коллег из британского Университета в Бате уже несколько лет растет проект домашнего фабрикатора под названием RepRap.

^{RepRap второй модели с кодовым названием «Мендель»: платформа, рельсы, по которым перемещается черная печатающая головка, синяя подложка, на которой лежит печатающийся кусочек белого пластика, и управляющие микросхемы сверху.}

RepRap попроще, чем промышленные лазерные машины — по большому счету это переделанный струйный принтер, у которого вместо распылителя краски стоит головка, нагревающая и выдавливающая из себя пластмассу. Принцип тот же, что и у старших собратьев — трехмерная модель разбивается на слои; каждый из слоев постепенно наносится печатающей головкой на подложку. В результате получается очень дешевая (счет идет на десятки рублей) деталь, которую можно отполировать и использовать в самых различных целях. Допустим, конечной целью серии RepRap станет модель, которая сможет напечатать саму себя — и вот тогда заживем! А пока что домашние фабрикаторы понемногу учатся переходить с твердых сортов пластмассы на легкоплавкие металлы и микросхемы — и то прогресс.

^{Члены команды RepRap демонстрируют семью фабрикаторов: тот, который слева, распечатал пластиковые детали для того, который справа. Пока что печати поддаются не все детали, ну да лиха беда начало.}