Готовый перевод Low-cost 3D Printing for Science, Education and Sustainable Development / Доступная 3Д печать для науки, образования и устойчивого развития: 1. Доступная 3Д печать для науки, образования и устойчивого развития

Дешёвая трёхмерная (3D) настольная печать, хотя ещё и в стадии младенчества, быстро взрослеет с помощью, по-видимому, безграничного потенциала. С её способностью воспроизводить 3D объекты - от археологических экспонатов, сложных математических поверхностей, до медицинских протезов - технология имеет многообещающие перспективы для науки, образования и устойчивого развития.

Индустрия 3D печати берёт своё начало в конце 1980-х (стартовала с редких начальных экспериментов в 1970-х), но эти дорогие машины ограничивались использованием профессионалами. Текущее распространение новой 3D технологии обусловлено появлением возможности использовать материалы утративших сроки действия патентов для FDM (Fused Deposition Modeling - моделирование методом осаждения расплавленной нити), т.е. когда объект строится слой за слоем с помощью выдавливаемого расплавленного пластика (как изображено на рисунке справа).

послойная печать 3D модели методом FDM (из Википедии)

Новые технологии печати также получают пользу от проектов с открытыми исходными кодами (например программный и аппаратный Arduino) и от свободного обмена цифровыми файлами через Интернет.

Программное обеспечение с открытым исходным кодом позволяет нам разрабатывать трёхмерные объекты, а также управлять 3D принтерами для печати созданных объектов, существует множество доступных пособий и инструкций по использованию этих программ. Расходным материалом для большинства современных 3D принтеров служит биоразлагаемый пластик PLA (Polylactic acid - полимолочная кислота), экологически чистый материал, полученный из кукурузного крахмала, или ABS (Acrylonitrile butadiene styrene - акрилонитрил-бутадиен-стирол) полимер, полученный из ископаемого топлива. Последний обычно используют для производства автомобильных бамперов из-за его прочности и жесткости, а также из него делают детали ЛЕГО. Пластиковая нить плавится при температуре от 170 до 250 градусов по Цельсию, что бы создать несколько слоёв, суммирующихся в цельный напечатанный 3D объект. Результатом может быть объект - математическая модель бутылки Клейна, или ансамбль подвижных звеньев, показанный на рисунке внизу. Некоторые из новых 3D принтеров могут печатать свои составные компоненты.

Единственным ограничением для этой "простой" альтернативной технологии является ограничение размеров печатаемого объекта (обычно 20х20х20см), что объясняется экономией на составных частях. Тем не менее, большой 3D объект может, в принципе, быть собран из нескольких маленьких пластиковых деталей. Ещё одно большое преимущество в том, что весь этот процесс производит гораздо меньше отходов, чем традиционные производства, где большое количество материала обрезается от используемой части.

Бутылка Клейна, погружённая в 3D пространство

Портативные 3D принтеры могут изготавливать на заказ продукты и запасные/заменяющиеся или уникальные элементы, подлежащие сборке по мере необходимости и достаточно быстро.
Партия небольших 3D объектов *(4ре объекта размером с брелок для ключей)* может быть создана быстрее чем за час и результат впечатляющий: прочные, крепкие, очень лёгкие (весят всего по несколько грамм) и достаточно дешёвые, так как цена PLA пластика сегодня около 30 долларов США за кг, а одного килограмма достаточно чтобы создать дюжину и более мелких объектов *(размером со спичечный коробок)*.

В самом деле, большое количество приложений и доступная цена делают 3D печать технологией, доступной для широкой аудитории. Стоимость нового поколения 3D принтеров, основанных на аппаратных средствах *(железе)* с открытым исходным кодом варьируется от 30 до 1500 долларов США, и они могут быть приобретены через Интернет. В масштабе, принтеры могут быть использованы для домашней печати объектов, для небольших исследовательских лабораторий в университетах и школах для создания учебного материала, без необходимости вкладывать много денег. 3D печать открывает новые возможности, не осуществимые ранее для творческого производства и *быстрого прототипирования*.

Звенья без каких-либо соединений, *очень напоминающие пластиковую кольчугу*

Есть надежда, что эта передовая технология откроет новые перспективы для науки, образования и окажет заметное влияние в развивающихся странах. Доступная цена технологии плюс огромное количество 3D объектов для печатания в свободном доступе (как правило "*.STL" формат) уже в настоящее время делают новейшие 3D принтеры привлекательной технологией для стран с низким уровнем дохода.

Лаборатория 3D печати в Международном центре теоретической физики

В феврале 2013 Абдус Салам открыл лабораторию трёхмерной печати в Международном центре теоретической физики (International Centre for Theoretical Physics), Триесте, Италия, в содействие, помощь и для подготовки учёных к использованию этой новой доступной технологии. Подчёркивая способность принтеров производить полезные объекты, директор МЦТФ (ICTP) Фернандо Кеведо перерезал ленточку через главный вход в лабораторию ножницами, созданными одним из лабораторных 3D принтеров.

Открытие лаборатории 3D печати МЦТФ директором Ф. Кеведо с помощью реплицированных ножниц [комментарий к картинке]

Инновационная лаборатория МЦТФ спроектирована быть дружелюбным, современным местом, открытым для творчества. Она посвящена объяснить и показать, что для неспециалистов могут сделать недорогие 3D принтеры в области науки, образования и устойчивого развития. Ученые должны знать, какие 3D принтеры существуют и какие соответствуют их потребностям

Формочки для печенья, напечатанные специально к открытию лаборатории [комментарий к картинке]

Лаборатория 3D печати МЦТФ (ICTP) стремится играть значительную роль в качестве координационного центра, чтобы помогать учёным и обучать целевые аудитории, включая студентов ВУЗов. Другая цель лаборатории заключается во вдохновении творческого потенциала, включая новые идеи в образовательной и научно-исследовательской деятельности, а также для создания нового сообщества вокруг 3D печати.

Сборка нового принтера в МЦТФ (ICTP) [комментарий к картинке]

Печать ножниц из биоразлагаемого пластика [комментарий к картинке]

Экспериментируя с измерениями: двухмерное изображение преобразовано в 3D объект [комментарий к картинке]

Представьте и создайте свой собственный напечатанный 3D объект
Быстро продвигающаяся революция 3D печати растет в глобальном масштабе благодаря многим преимуществам и доступным ценам. От образования до здравоохранения, от археологии до инженерного искусства, 3D принтеры уже оказывают практическое воздействие по всему миру. Оно распространяется от производства протезов, в любое время и в любом месте (сделанные на заказ ноги, руки, кисти и т.д. для изучения школьниками строения человеческого тела) до печати клеток кожи непосредственно для раны или печать оправ для очков (которые ломаются чаще, чем линзы).

На образовательном фронте ученые могут напечатать 3D объекты, основанные на геометрических формулах для лучшей визуализации сложных структур. Концептуальное знание может получить преимущества от возможности технологии 3D печати изготавливать мягкие объекты, сокращая время, потраченное на разработку частного решения, а затем оценить результат. С 3D технологией можно обучаться быстрее посредством практики и быть более производительным, используя опыт.

Пространство Калаби-Яу из пластмассы. Последовательность печати в Лаборатории 3D МЦТФ (STL цифровой файл, предоставлен О. Ниллом, Университет Гарварда)

3D печать реконструирует археологию, обеспечивая возможность копировать, при необходимости, кости древних существ и окаменелостей. Другие объекты большой исторической ценности, такие как клинописные таблички и монеты, также могут быть скопированы. Это придает совершенно новое значение быстрому и точному (пере-) производству, инициировать распространение открытых археологических 3D приложений для музеев в мировом масштабе и т.д. Есть тенденция, не в далеком будущем, получить более крупные принтеры, которые могли бы производить что-либо, начиная от водных насосов до зданий, в контексте устойчивого развития. Стоимость отгрузки в некоторых развивающихся странах зачастую очень дорогая, однако, обычная посылка или загрузка маленьких файлов данных с необходимым программным кодом (таких как электронная почта, аудио, изображение или видео файлы) полезных для развивающихся стран 3D объектов, которые теперь можно напечатать по приемлемой стоимости в отдаленном районе. Например, запчасти швейных машин для производства одежды.

Ученые развивающихся стран могли бы легко приспособить эту новую, доступную 3D технологию в своих родных странах. 3D печать добивается важности, ценности. Она предлагает преобразовать пользователей из потребителей в активных создателей.

Точная 3D печатная копия ископаемого черепа

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/41907/160324

Переводчики: Woolpit, Ainuriel