Посылка из Интернета

Интернет открыл людям удивительные возможности для общения и обмена информацией. Но вот парадокс: стоит заказать в Сети физическую вещь, и ее будут доставлять тем же самым способом, что и в прошлом веке, – самолетами, поездами, автомобилями. Как ни расхваливай Интернет, он продолжает оперировать битами – нулями и единицами – и стоит в стороне от атомов – крошечных частичек осязаемой материи.
Впрочем, скоро все может измениться.

Два года назад признание американских телезрителей получил рекламный ролик почтовой службы UPS. Люди на экране делали покупки в интернет-магазине, а буквально через несколько мгновений вытаскивали заказанные вещи из настольного принтера. Ящик невозмутимо производил на свет новенькие ласты, футбольный мяч, непочатую бутылку газировки и, наконец, тромбон. Ирония героев, фантазийная иллюзия трехмерной печати придавали ролику юмористическую окраску. Подтекстом же звучала самодовольная фраза рекламодателя: «До тех пор, пока не создано таких машин, есть альтернатива экспресс-доставки в лице нашей службы».

Авторы ролика просчитались. Яркое рекламное шоу оказалось ни чем иным, как бесплатной презентацией реально существующей технологии. Находящаяся пока что в ограниченном коммерческом и научном использовании, она со дня на день в корне поменяет наше представление о вещах, их производстве, потреблении и доставке. Технология воплотит в жизнь немыслимое, а именно – загрузку чертежей физических продуктов из Интернета для непосредственного производства в условиях дома или офиса.

Фабрика в коробке. Трехмерный принтер. Речь идет о цифровых фабрикаторах (или фабберах), устройствах, которые на основе компьютерных моделей создают готовые к потреблению предметы.

Окунемся в историю

Много веков назад первобытные люди, храбрые кроманьонцы, при помощи ножа и топора придавали дереву форму лодки, рубилом вытесывали камни для жилища, вращая гончарный круг, лепили удивительной красоты амфоры. Такие же подходы к созданию новых вещей легли в основу автоматизированного производства. Первая его техника была аналоговой – простым копированием формы предмета для получения нового: жидкое вещество заливают в полость, откуда после затвердевания вынимают готовый продукт.

О цифровом производстве заговорили лишь в начале 40-х, когда нашло применение кодирование формы в цифровом виде для управления станками. Самые первые фабберы были «отнимающими»: они представляли собой машины, высекавшие предметы из отдельных блоков, чушек путем дробления и выпиливания. 80-е годы ознаменовались внедрением техники «прибавления» на основе стереолитографии. Такие фабберы выстраивают предметы частичка за частичкой. Они воздействуют на жидкую резину при помощи лазера или специальной лампы, способствующей мгновенному затвердеванию, плавят порошки, используют струйную печать каплями расплавленного термопласта, выдавливают термопласт подобно клею из тюбика и послойно выкладывают объекты из плоских листов материала с последующей ламинацией. Создание первого «прибавляющего» фаббера было завершено в 1987 году. Сейчас изучается возможность использования третьего – «формирующего» – механизма, принцип работы которого базируется на прессовании материалов.

В наше время...

К настоящему дню обороты индустрии цифрового производства достигли 10 миллиардов долларов ежегодно. Ведущими производителями являются американские компании 3D Systems, DTM, Helisys, Stratasys и Cubital, японские CMET и D-MEC, немецкая EOS. Общее число фабберов, установленных в мире, перевалило за 5,5 тысяч. Все больше устройств стоимостью от 50 до 800 тысяч долларов поступает в распоряжение крупных заводов, научных центров и компаний, работающих в самых разных отраслях.

Чаще всего фабберы применяют для создания пробных образцов новой продукции, например, в автомобильной индустрии. Обкатка чертежей на прототипах позволяет выявить слабые места в дизайне деталей и своевременно устранить неточности, экономя миллионы долларов, которые понадобились бы на замену бракованной партии.

Совершенствуя коробку передач для нового автомобиля, инженеры Ford Motor Company однажды направили чертежи изделия четырем независимым производителям. Трое сразу ответили на запрос, оговорив условия. Четвертый медлил, ссылаясь на то, что не готов эффективно построить деталь по плоскому чертежу. Тогда инженеры решили обратиться к трехмерной модели и на цифровом фабрикаторе изготовили наглядный монолитный образец изделия. Вот тут последнего производителя и осенило! Он предложил нестандартный и дешевый способ производства детали, сэкономив «Форду» 10 миллионов долларов.

Фабберы верой и правдой служат ученым, придавая материальный облик вещам, описываемым исключительно математическими уравнениями. Биологи могут играть с моделями молекул и изучать явления, которые просто невозможно проследить из бумажных выкладок, а в результате одерживают победы над опасными заболеваниями, создавая новые исцеляющие вакцины.

Американский биолог Джон Джонсон 15 лет изучал вирус «черного шмеля», поражающий насекомых. Казалось, что ему и его коллегам известно все: от строения каждого белка до схемы взаимодействия молекул. Тем не менее, в 1997 году Джонсон отправил заявку в лабораторию Сан-Диего, располагавшую фаббером. Вращая в руках модели молекул, прикладывая их друг к другу то одним, то другим боком, ученый вдруг обнаружил убежище опасного вируса – выемку, о существовании которой ранее не подозревал.

При помощи фабберов врачи находят идеальные решения для конструкций протезов, планируют сложнейшие операции.

Дефект черепа не позволял 14-летнему Билли Томлинсону есть твердую пищу – его челюсти работали неверно. Врачи предложили сделать операцию. Однако вместо обычного подхода, подразумевающего серию сложных операций для изучения дефектов «на месте», было решено воспользоваться фаббером. По снимку черепа изготовили несколько моделей из пластмассы. В ходе экспериментов врачи нашли, пожалуй, единственно верный способ помочь подростку. Через год после операции Билли заключил контракт на рекламу жевательной резинки.

Подобных историй успеха множество. Фабберы отлично сотрудничают с людьми искусства — архитекторами, скульпторами, ювелирами, открывают новые пространства для творческих свершений изобретателям и рационализаторам, всем тем, кто работает над уникальными вещами.

Вдобавок, с каждым годом цифровые фабрикаторы становятся все более доступными рядовому пользователю.

Тысячи компаний в разных уголках земного шара занимаются сегодня тем и только тем, что изготавливают предметы по причудливым чертежам клиентов. Заказы поступают почтой, почта же через какое-то время доставляет адресатам посылки с готовым воплощением фантазии в реальность.

Фабберы приходят в Сеть

Не нужно быть гением, чтобы заметить: фабберы и Интернет – идеальная пара. Цифровое производство довольно широко представлено в Сети. В списке рассылки интернет-сообщества Rapid Prototyping (ltk.hut.fi/rp-ml) пользователи активно обмениваются компьютерными моделями для фабберов: от лошадки и человеческих зубов до римской базилики. Компания MyB2O.com предоставляет через Сеть весь спектр услуг цифрового производства с оплатой по кредитной карте. InPart Solutions (www.inpart.com) продает доступ к огромной онлайновой библиотеке моделей, дожидающихся загрузки в фаббер для полноценного рождения на свет. Protomarket.com предлагает b2b-решение, которое сводит вместе продавцов и покупателей. Компания Protoshape (www.protoshape.com) принимает через Интернет заказы на изготовление небольших скульптур из термопластика. Toybuilders.com делает в фабберах оригинальные игрушки. Фигурка высотой 30 см обходится клиенту в $349, но, безусловно, стоит того. В цену включена обработка фотографии человека для придания максимального сходства с живым прототипом. Можно сделать несколько маленьких фигурок для настольных игр — шахмат или «монополии». Пользуются спросом модели фантастических самолетов и автомобилей, резиновые пауки, нестандартные клюшки для гольфа и другие вещи. Как утверждает компания, что бы ни заказывал расточительный родитель, восторгу ребенка не будет границ – ведь это его игрушка.

Эй, вам посылка – из Интернета!

Однако не будем лукавить. «Волшебство» современных фабберов, конечно, имеет пределы. Эти устройства пока еще далеки от репликатора из сериала «Стар Трек». Хромает точность (обычно она не превышает 0,1 мм), невелика скорость работы (на производство одного предмета уходит от нескольких часов до суток), существуют ограничения на размеры (до 0,5 кубического метра на предмет) и применяемые материалы (парафин, резина, отдельные виды пластмасс, специальная керамика, редкие металлические сплавы и смеси). Да и управляют фабберами пока не домохозяйки, а профессиональные операторы.

Но пройдет каких-нибудь 10–15 лет – и все изменится. Фабберы послужат «молотком и рубанком» в деле освоения других планет, резко сокращая затраты на транспортировку предметов за пределы земной орбиты: из космических залежей магния, железа, алюминия уже на месте будут строиться фабрики и заводы. Они выйдут на наноуровень, и материалом для производства станут молекулы.

А недорогие персональные фабберы, заправляемые универсальными материалами, найдут такое же широкое применение в быту, как сегодня стиральные машины. Не придется больше рыскать по магазинам (обычным и виртуальным) в поисках нужной вещи. Можно будет за символическое роялти загрузить или выменять у незнакомца через Napster цифровую модель предмета, а затем передать список необходимых материалов на склад, связанный с домом пневмопочтой. К тому времени устройства освоят лазерную спайку, склейку, сварку деталей, собирая предметы из разрозненных компонентов. И поход в интернет-магазин будет неизменно заканчиваться примеркой обновок.

Кориан – один из главных претендентов на роль универсального материала для фабберов. Он изобретен концерном «Дюпон» в середине 60-х и представляет собой композит из минерального наполнителя, цветовых пигментов и связующего компонента – акриловой смолы. Кориан удачно сочетает красоту и функциональность, он гибкий и пластичный, но вместе с тем прочный и твердый. Внешне кориан похож на натуральный камень и имеет больше сотни самых неожиданных расцветок. Из него делают множество вещей – раковины и ванны, мебель, лестницы, двери и даже колонны. Где его можно пощупать? Идите в ближайший «Макдональдс». Во всех «Макдональдсах» мира, в том числе в России, столешницы сделаны только из кориана.