Построить дом и пересадить сердце: на что способны 3D-принтеры

Гости выпуска:

Сергей Нефедов, технический директор и основатель компании «Арфин». Сергей объяснил, как 3D-принтеры печатают целые дома и почему такое строительство пока не приживается в России.

Александр Корнвейц, основатель и генеральный директор компании «Цветной мир». Александр рассказал, как современная медицина использует 3D-печать и когда можно будет пересаживать напечатанные органы.

Ведущий подкаста — искусственный интеллект из будущего специально для РБК Трендов.

Как устроены 3D-принтеры

Основной принцип работы 3D-принтера — послойное нанесение материала. При этом печатать можно чем угодно: бетоном, живыми клетками, пластиком, шоколадом. 3D-печать — это просто принцип создания объекта, наряду с любым другим способом производства.

Основное применение 3D-печати в жизни — это прототипирование и создание уникальных объектов. При прототипировании можно напечатать несколько вариантов продукта и выбрать тот, который получился лучше остальных. Существуют промышленные предприятия, которые печатают предметы из пластика, но о повсеместном применение 3D-технологии говорить пока рано. У нее есть две проблемы: низкая скорость производства и недостаточно высокое качество. Действительно, можно напечатать все, что угодно, но сейчас запускать такое массовое производство экономически нецелесообразно, объясняет Александр Корнвейц.

С другой стороны, 3D-печать можно применять для создания уникальных, дизайнерских элементов, скульптур, памятников. Например, в Москве можно увидеть напечатанные скульптуры вроде «Девушки с веслом». Зачастую такие скульптуры дополнительно обрабатывают, чтобы придать вид привычного нам памятника, сделанного из мрамора или гипса.

Перспективы 3D-печати для медицины

В медицинской отрасли самое активное применение 3D-печати происходит в стоматологии. Если сейчас вы придете к стоматологу, то столкнетесь с 3D-сканированием; или вам предложат элайнеры, напечатанные на 3D-принтере. Это уже не прототипирование, а создание конечных изделий или заготовок для конечных изделий.

Биопечать — печать органов — сейчас находится на стадии разработки. Вначале у человека берется клетка поврежденного органа — кожи, печени, почки. После этого клетка размножается в специальном растворе, а затем с помощью специального био-3D-принтера производится тот орган, который необходимо заменить. В этом случае также происходит послойное укладывание живых клеток друг на друга, в результате чего получается живая ткань. Способность такого органа прижиться гораздо выше, чем у донорского органа. По словам гостей, эта технология сможет применяться для лечения конкретных пациентов уже через 5–10 лет.

Напечатать дом: 3D-принтеры в строительстве

Разработки строительной 3D-печати очень популярны, потому что в мире существует дефицит жилья. В России эта сфера тоже развивается, но многие строительные компании работают за рубежом, поскольку там спрос на 3D-технологии выше, объясняет Сергей Нефедов. Например, основатели калифорнийского стартапа Mighty Buildings — родом из России. Суть 3D-печати в том, что она эффективна там, где рабочие ресурсы стоят дорого. К примеру, Австралии и Новой Зеландии есть норма, которая позволяет производить строительство только на протяжении 6 часов в день. Это основано на нагрузках, которые может выдержать человек. Стоимость жилья в этих регионах очень большая, поэтому заменить человека роботом — целесообразно.

Проблема 3D-строительства в том, что автоматизация и роботизация этой отрасли пока не произошла, в отличие от автомобильной промышленности, где производство разделено на отдельные операции. 3D-строительство на данный момент — это послойное возведение стен, с которым несложно справиться. Портальная система позволяет напечатать дом целиком: сначала возводится портал, который больше дома по размеру, внутри него печатается здание. А вот на этапе отделки и инженерии начинаются проблемы. Если компания сможет оптимизировать весь этот объем НИОКР и заменить людей машинами, то это может сработать.

3D-печать позволяет нивелировать человеческий фактор: например, строительная смесь всегда будет нужной консистенции благодаря настройкам. Но в России все города растут ввысь, а технологии 3D-печати более применимы к малоэтажному строительству. В отличие от рынков США и Нидерландов, наш рынок пока неблагоприятен для 3D-строительства.

Будущее 3D-печати: ортопедические стельки и колонизация космоса

Главное достоинство 3D-печати — кастомизация, возможность создавать уникальный продукт, рассказывает Корнвейц. Например, скоро будет активно развиваться создание ортопедических стелек. Еще один пример — оправа и линзы очков, учитывающие все персональные особенности. То есть, все развитие 3D-технологии будет происходить в сферах, где для каждого конкретного человека создается персонализированный продукт.

Второе перспективное направление — применять 3D-печать там, где есть выигрыш времени и дефицит чего-либо. Например, если в стране есть дефицит жилья, и классическая технология не позволяет его погасить, добавляет Сергей Нефедов. Во время пандемии произошла подобная ситуация с дефицитом клапанов для ИВЛ. Владельцы 3D-принтеров во всем мире объединились и стали печатать детали для ИВЛ и отсылать их в больницы. То же самое происходило с печатью СИЗ для врачей.

Наконец, 3D-печать необходима для колонизации других планет. Невозможно предугадать, что может понадобиться во время космической миссии, но если есть материалы и аппараты, то в любой момент можно напечатать необходимое.

Что почитать по теме:

• Как работают 3D-принтеры
• От ночлежек до дворцов: десять напечатанных на 3D-принтере зданий
• В США впервые трансплантировали полностью искусственное сердце
• Безопасно ли печатать двигатели самолетов на 3D-принтере
• VR-модели и дроны-наблюдатели: как технологии меняют стройку