От человеческих органов до домов на Луне: на что способны 3D-принтеры

Сегодня, 10:30 Пятый канал 43 0

На 3D-принтерах создают детали автомобилей, строительные конструкции и объекты из живых клеток. Технологию используют и на орбите, где возможность изготовить запчасть позволяет сократить зависимость от доставки с Земли.

Как устроена металлическая печать в невесомости, что умеют биопринтеры и сколько времени занимает возведение стен дома? Ответы на эти и другие вопросы — в программе Пятого канала «Давай разберемся!».

От скелета мамонта до свадебного платья: что печатают на 3D-принтерах

www.globallookpress.com/Mao Siqian

В 2018 году по заказу Института естественных наук в Брюсселе специалисты напечатали точную копию скелета мамонта в натуральную величину.

В 2024 году нидерландский модельер Ирис ван Херпен изготовила на 3D-принтере первое в мире свадебное платье.

А в кино этот метод стал незаменимым: космические корабли, доспехи рыцарей и костюмы супергероев создаются именно так.

Аддитивные технологии не только делают нашу жизнь удобной, но и могут спасти ее в буквальном смысле.

Орган из принтера: что умеет современная 3D-биопечать

www.globallookpress.com/Izabela Mittwollen

Вместо чернил — гидрогель и стволовые клетки. Вместо бумаги — тело человека. Так работает 3D-биопечать. Сканер оцифровывает точный рельеф и глубину раны прямо в операционной, робот подстраивается под поверхность тела. А затем гидрогель выдавливается — слой за слоем.

«Мы можем загрузить практически любую модель и отталкиваться только от ограничений самого материала. Когда мы создаем объекты из разных типов клеток, тогда наш метод работает на полную и как раз выгодно отличает нас от других методов тканевой инженерии. Соответственно, мы можем напечатать объект из разных типов клеток и расположить их, разные типы, относительно друг друга так, как мы хотим», — говорит инженер лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС Максим Луговой.

Еще в 1999 году ученые из США напечатали мочевой пузырь и пересадили его пациенту. Это был первый случай, когда подобный орган прижился в человеческом теле.

В 2019 году в Бразилии за 90 дней изготовили на принтере мини-печень. На ней можно в короткие сроки проводить испытания лекарств, которые обычно занимают от 10 до 15 лет.

Из принтера — на трассу: как печатают детали гоночных машин

www.globallookpress.com/Shatokhina Natalya

И пока специалисты еще работают над воспроизведением человеческих тканей, машины, почти полностью созданные аддитивными технологиями, уже реальность.

«Это гоночный болид класса „Формула Студента“, оснащенный отключаемой системой беспилотного движения. Многие части этого болида напечатаны на 3D-принтере. Первая деталь — это часть масляного бака, следующая деталь — это педаль тормоза, напечатанная по технологии SLM из титанового сплава. Это кронштейн рулевого вала, который был напечатан также по технологии SLM из алюминиевого порошка», — говорит главный инженер студенческой гоночной команды МГТУ им. Н. Э. Баумана Павел Чулков.

Технология активно внедряется в автомобилестроение: от проектирования до серийного производства. Тормозной суппорт изготавливается за 45 часов из 2213 слоев титанового порошка. Запчасть весит всего 2,9 килограмма вместо традиционных 4,9 из алюминия.

«Преимущество напечатанных деталей основное в том, что мы можем производить, по сути, такое макетирование, получать различные конфигурации корпуса, менять их в зависимости от получаемого результата. В своей практике инженерной я сталкивался с изготовлением деталей, которые было бы все-таки дешевле напечатать, чем изготавливать с помощью механической обработки», — говорит доцент кафедры «Автомобильный транспорт» СевГУ Александр Ветрогон.

Стены за трое суток: как 3D-принтеры строят дома

www.globallookpress.com/A1c Austin Mooneyham/U.S. Air

Создавать таким образом можно не только автомобили, но и целые дома. Печать стен одного этажа занимает от 24 до 72 часов. Обычный 3D-принтер не справится: в ход идет особое оборудование.

«Он считается самым большим строительным полевым принтером. Он 30 метров в длину, 30 метров в ширину и 15 метров в высоту. На этом принтере на фундаменте можно печатать как малые архитектурные формы, так и полностью напечатать можно дом. Это можно сделать разными способами. Префабами, то есть печатаются отдельные блоки и собираются уже воедино в целое здание. Либо можно напечатать несъемную опалубку и в нее уже потом залить пенобетон, арболит, полистирол и другие материалы и применить армирование по необходимости», — говорит инженер Николай Комаров.

Мировой рынок строительной 3D-печати уже превысил 1,2 миллиарда долларов. В США возвели крупнейший в мире жилой квартал. А в Мексике — поселок для малоимущих из 50 домов по 46 метров в квадрате. На каждый ушло всего 24 часа. Но насколько удобны такие здания для ежедневного использования?

«Получается так, что 11 лет я и моя семья в этом доме живем очень хорошо, и нам очень нравится. Удобно укладывать все коммуникации в пустые стены перед их внутренней заливкой. То есть принтер печатает пустую стену, так называемую несъемную опалубку. Туда можно развести электрику, водопровод, канализацию, а потом это заливается пенобетонами», — говорит генеральный директор компании по производству 3D-принтеров Александр Маслов.

Принтер на Луне: из чего собираются печатать космические базы

Печатать дома будут и на Луне. Для этого планируют использовать реголит — рыхлый материал поверхности спутника Земли. Ведь доставка даже одного килограмма земных материалов стоит как строительство целого дома под ключ.

Толщина стен космической базы должна составлять от 1,5 до трех метров для надежной защиты от радиации, метеоритов и экстремальных температур.