В 1888 ему удалось наладить сотрудничество с рудообогатительной компанией Питтсбурга. Впоследствии на ее основе была создана компания «Алуминум компани оф Америка», в которой Холл до конца жизни занимал пост вице-президента.
Родился 6 декабря 1863 в Томпсоне (шт. Огайо). Еще будучи студентом Оберлинского колледжа, занялся исследованием свойств алюминия и способов его получения в промышленных масштабах. Для этого он провел электролиз криолитно-глиноземного расплава; результаты экспериментов оказались столь многообещающими, что его отец оборудовал дома лабораторию, чтобы сын мог продолжать свои изыскания. 23 февраля 1886, менее чем через год после окончания колледжа, Холл получил с помощью электролиза первые маленькие слитки алюминия. В 1888 ему удалось наладить сотрудничество с рудообогатительной компанией Питтсбурга. Впоследствии на ее основе была создана компания «Алуминум компани оф Америка», в которой Холл до конца жизни занимал пост вице-президента. Почти одновременно с Холлом аналогичный способ получения алюминия разработал молодой французский химик Поль Эру, причем его электролитическая печь оказалась более производительной, чем у Холла. В тесном сотрудничестве молодые люди усовершенствовали технологический процесс (впоследствии он был назван процессом Холла – Эру), который стал основой современной алюминиевой промышленности. В 1911 Холл был награжден медалью Перкина за достижения в области прикладной химии. Он был главным попечителем Оберлинского колледжа. Умер Холл в Дейтон-Бич (шт. Флорида) 27 декабря 1914.
Слушаем его внимательно:
«Очень интересно узнать подробности про 3д-принтеры. Можно ли печатать резиноподобными материалами? То есть можно ли печатать уплотнители? Хотелось бы посмотреть на прототипы для строительства. Где-то читал, что могут даже металлами печатать, как-то в это не верится.»
Сам давно хотел покопать эту тему подробнее, т.к сейчас она постоянно на слуху во всех сферах производства. Вот и случай подвернулся.
Во-первых, попробуем разобраться, что же такое 3D ПРИНТЕР. Традиционно словом “принтер” мы называем устройство, выводящее на бумагу некоторую информацию. Бумага – это всегда плоскость (если ее не сгибать или сворачивать) и информация, отображаемая на ней, – двумерная. Поэтому традиционные принтеры можно называть “2D принтерами”.
3D-принтеры - на первый взгляд несколько экзотичное словосочетание, однако с технологической точки зрения в процесс «трёхмерной печати» нет ничего особо выдающегося: речь идёт о послойном формировании трёхмерных объектов; печатающий материал - полимеры, в данном случае, - накладываются не в один слой на какую-то плоскость, а - постепенно - друг на друга. То есть результатом его работы является некоторый физический объект. Существует несколько технологий объемной (трехмерной, 3D) печати, но в основе любой из них лежит принцип послойного создания (многие любят слово – выращивания) твердой геометрии.
Чарльз Халл с новой версии своего 3D-прибора // 3D Systems
Трехмерная печать (3D-печать) - это уже далеко не научная фантастика, а вполне себе рутинный метод, широко применяемый в промышленном моделировании. Когда-то компьютеры перешли из стен крупнейших лабораторий практически в каждый дом. Теперь и 3D-печать движется в сторону рядового потребителя.
Первые применения технологии 3D-печати относятся к 1980-м годам. Тогда трехмерные принтеры были громоздкими и чрезвычайно дорогими, а область их применения - сильно ограниченной, да и самого термина - 3D-печать - еще не существовало.
3D печать ведёт свою историю с того момента, когда американец Чарльз Халл разработал технологию послойного выращивания физических трёхмерных объектов из фотополимеризующейся композиции (ФПК). Технология получила название «стереолитографии» (STL). Патент на своё изобретение автор получил только в 1986 году, тогда же он основал компанию 3D System и приступил к разработке первого промышленного устройства для трёхмерной печати, которое было представлено общественности год спустя, в 1987 году. Так как термин «3D принтер» ещё не был введён в оборот, аппарат Чарльза Хала получил название «установка для стереолитографии». Устройство выращивало смоделированный на компьютере трёхмерный объект из жидкой фотополимеризующейся композиции, нанося её слой за слоем на подвижную платформу, погружаемую в ванну с ФПК. Толщина каждого слоя составляла примерно 0,1-0,2 мм.
Еще одним важным «лицом» 3D-печати является компания Stratasys и ее основатель Скотт Крамп, который вместе с женой в 1990 году стал автором одного из способов трехмерной печати - моделирования методом наплавления.
Принцип действия относительно прост. Исходная 3D модель объекта (например, созданная в CAD-пакете или любом 3D-редакторе) делится специальным ПО на множество поперечных слоёв (slices), и затем аппарат «выпекает», с помощью ультрафиолетового лазера, каждый такой слой на подвижной платформе, погружаемой в ванну с фотополимеризующейся композицией (после формирования каждого слоя платформа погружается на высоту одного слоя, лазер принимается за запекание следующего слоя).
Пробные экземпляры STL-принтеров сразу же после изготовления были переданы для тестирования нескольким избранным заказчикам. Отзывы и рекомендации заказчиков были учтены при производстве следующей модели стереолитографического устройства – SLA-250. В 1988 году было запущено серийное производство данной модели.
Чарльз Халл был не единственным изобретателем, который экспериментировал с технологий 3D печати. Наряду со стереолитографией развивались и другие технологии трёхмерной печати, о которых мы расскажем подробнее чуть ниже.
Современная история 3D-принтеров началась в 1993 году, когда была создана компания Solidscape для производства струйных принтеров - предшественников 3D-принтеров. Выражение «3D-печать» возникло в знаменитом Массачусетском технологическом институте лишь в 1995 году, когда двое студентов – Джим Бредт и Тим Андерсон модифицировали «плоский» струйный принтер так, чтобы он выводил изображения не на бумагу, а в специальную емкость и делал их объемными. Зарегистрированный патент используется компаниями Z Corporation (создана Бредтом и Андерсоном) и ExOne. Эта технология используется и по сей день в 3D-принтерах, выпускаемых компанией ZCorp. В основе технологии лежит струйная печать, выполняемая блоком головок по порошку на гипсовой основе.
При этом три головки такого Z-принтера отвечают за формирование цвета будущей модели, а четвертая содержит прозрачный клей, обеспечивающий надежное послойное склеивание частиц порошка. Эта технология в настоящее время достаточно широко применяется для промышленного 3D-моделирования, хотя и не лишена определенных недостатков, главным из которых является невысокая прочность модели и необходимость ее обработки после изготовления.
Следующим этапом развития 3D-прототипирования стало появление технологии фотополимерной струйной печати PolyJet. Суть ее заключается в том, что головка принтера наносит послойно слой фотополимера, который тут же затвердевает под действием ультрафиолета. Эта технология и оборудование значительно дешевле, к тому же позволяют производить 3D-печать не только моделей, но и готовых изделий с очень высокой точностью.
Игрушка, выполненная с помощью 3D-принтера.
Технология формирования объёмных моделей из послойного листового материала (LOM)
Данная технология появилась в 1985 году, за год до получения Чарльзом Халлом патента на стереолитографию. Её автором считается Михаило Фейген, который предложил послойно формировать объёмные модели из листового материала: плёнок, полиэстера, композитива, пластика, бумаги и т.д., скрепляя между собой слои при помощи разогретого валика.
На рисунке 5 представлена модель, изготовленная методом послойного формирования из листового материала.
Рис. 5. Модель, изготовленная методом послойного формирования из листового материала
Изготовление модели, изображённой на рисунке 5, ручным способом потребовало бы нескольких дней или даже недель работы, а при помощи LOM-принтера такая модель может быть воссоздана за несколько часов.
Модели, изготовленные по технологии М. Фейгена, получаются шероховатыми, удалить лишний материал с их поверхности сложно из-за риска расслоения.
LOM-технология (Laminated Object Manufacturing) — здесь лучом лазера раскраивают листовой материал, в качестве которого может выступать что угодно (бумага, ламинат, металлическая фольга и даже керамика), а затем нагреваемые валки склеивают полученные слои друг с другом. Недостатки метода понятны: грубая поверхность изделий, возможность расслоения и ошибок при не полностью прорезанном листе. Зато можно без проблем удалить испорченные слои и сделать их заново. Судя по результатам в поисковых системах (точнее, по их отсутствию), подобные принтеры уже не в моде, тем не менее на сайте фирмы Landfoam можно увидеть восхитительные образчики ландшафтов и архитектурных объектов, изготавливающихся по заказам с помощью подобной технологии.
Селективное лазерное спекание (SLS)
В 1986 году Карл Декарт изобрёл метод селективного лазерного спекания. Суть метода заключается в послойном спекании порошкового материала лазерным лучом.
В рабочей камере порошок разогревается до температуры, граничащей с температурой плавления. После этого материал разравнивается и на его поверхности лазерный луч прорисовывает необходимый контур. Когда луч касается порошка, тот разогревается до температуры плавления и спекается. После этого в камеру насыпается новый слой порошка, и процесс спекания повторяется. Циклы добавления материала, его разравнивания и спекания повторяются по заранее заданной схеме до тех пор, пока на рабочем столе камеры не образуется готовая модель с шероховатой пористой структурой. Готовое изделие извлекается из принтера, а излишки порошка удаляются.
Устройство способно работать с порошковыми полимерами, литейным воском, нейлоном, керамикой, металлическими порошками, при этом при переходе с одного материала на другой камеру следует тщательно очистить от остатков прежнего материала. В одной камере можно выращивать сразу несколько моделей (рис. 6).
рис. 6 Изделия, напечатанные методом селективного лазерного спекания
Принцип стереолитографии заключается в использовании фотополимера в жидком состоянии, поверхность которого отверждается лучом УФ-лазера в соответствии с рисунком текущего слоя (здесь обычно добавляют, что подобные фотоотверждаемые полимеры издавна применяются дантистами для пломбирования зубов). Рисунок получается послойной “нарезкой” исходной компьютерной 3D-модели с помощью специального софта. После формирования текущего слоя стол с моделью опускается на толщину слоя, а поверхность с помощью специального выравнивателя опять заливается жидким полимером, из которого формируется следующий слой. Готовый образец промывается, дабы удалить остатки полимера, и некоторое время выдерживается под УФ-лампой для окончательного затвердевания.
На SLA-принтерах можно печатать довольно крупные изделия (до 75 сантиметров по максимальному габариту). Такой принтер даже с не очень большим рабочим объёмом (например, 250х250х250мм) представляет собой внушительное устройство величиной со шкаф и весом полтонны. Современные SLA-принтеры имеют самую высокую точность среди своих собратьев (так, аппараты от 3D Systems позволяют выдержать толщину слоя в одну-две тысячные дюйма – 0,025–0,05 мм), в них получаются гладкие и прочные модели с отличной проработкой мелких деталей. Недостатки их – крайняя медлительность (скорость роста образца – несколько миллиметров в час по высоте заготовки), ограниченный ассортимент исходных материалов и дороговизна. Цена таких принтеров обычно не указывается (ибо продаются они поштучно), но, порывшись в Сети, можно узнать, что для модели Viper SLA (не самой дешёвой, правда) она начинается от 150 тысяч евро. Видимо, по этой причине SLA-продукты 3D Systems в нашей стране не очень популярны.
Версия SLA-технологии под названием SGC (Solid Ground Curing) работает гораздо быстрее, но и с несколько меньшим разрешением. В первоначальном варианте, разработанном израильской фирмой Cubital еще в 1987 году, процесс напоминал ксерокопирование: на специальном стекле с помощью тонера формируется маска текущего слоя, через которую фотополимер засвечивается уже не лазером, а УФ-лампой сразу по всей поверхности. В современной модификации вместо маски используют DLP-матрицу, как в проекторах изображений. Такой SGC-аппарат (например, Perfactory от немецкой фирмы EnvisionTEC) может иметь скорость печати до 20 мм/час и разрешение по высоте (минимальную толщину слоя) 0,1 мм. Стоит Perfactory (за рубежом) около 55 тысяч евро.
Недостатка, заключающегося в специфичности и дороговизне исходного материала, лишены лазерные 3D-принтеры, использующие технологию спекания (Selective Laser Sintering, SLS). Метод был запатентован в 1989 году выпускником Техасского университета Карлом Декардом. SLS-принтер устроен гораздо проще, чем SLA: луч лазера плавит предварительно подогретый почти до температуры плавления порошок, формируя рисунок слоя. После его застывания насыпается очередная порция порошка, и формируется следующий слой. Очевидное преимущество такого подхода - возможность использования почти любого термопластичного материала, от полимеров до воска. Кроме того, модели, изготовленные по такой технологии, считаются самыми прочными. Разрешение SLS меньше, чем у SLA, а скорость работы выше (например, для принтеров EOSINT немецкой фирмы EOS толщина слоя – 0,1–0,15 мм, скорость формирования слоев – до 35 мм/час). Недостатки – поверхность изделий получается шероховатой, и требуется относительно большое время подготовки к работе, то есть для нагрева исходного полимера и стабилизации температуры.
Зато SLS-принтеры обладают одним очень полезным свойством: они позволяют “печатать” металлические изделия. Делается это при помощи специального порошка, представляющего собой стальные частицы, покрытые полимером. Модель, изготовленная на принтере из порошка, помещается в печь, где пластик выгорает, а поры заполняются легкоплавкой бронзой, в результате получается очень прочное композитное изделие. Есть также порошки на основе стекла или керамики, из них получают термостойкие и химически стойкие детали.
Послойное уплотнение (SGC)
Технология послойного уплотнения была разработана израильской компанией Cubital в 1987 году. По своей сути она напоминает фотокопирование. На избирательно заряженной пластине, изготовленной из стекла, формируется шаблон основания модели. Этот шаблон помещается над тонким слоем фотополимера, равномерно распределённым по рабочей поверхности, после чего экспонируется ультрафиолетовым лучом. Слой фотополимера, соответствующий данному слою шаблона, становится твёрдым, жидкие остатки удаляются, а пустоты заполняются жидким воском, который быстро застывает. Описанная последовательность действий многократно повторяется до тех пор, пока не сформируется готовая модель. Работу машины можно приостановить для удаления дефектных слоёв, а позже возобновить её.
Принцип действия технологии Solid Ground Curing.
Вариациями на тему стереолитографии можно назвать технологии Solid Ground Curing («запекание сплошной поверхностью») и Fused Deposition Modelling. Вторая из них особенно напоминает «обычную» печать на струйном принтере: на поддерживающую платформу через специальное сопло подаётся тонкая нить разогретого термопластичного материала, который наносится вертикальными слоями с постепенным получением объёмной фигуры (см. иллюстрацию).
Аппарат, основанный на SGC технологии печати, использует дорогие, токсичные и достаточно редкие полимеры. Он работает достаточно шумно и требует постоянного контроля со стороны оператора. Ориентировочная стоимость трёхмерного принтера составляет 470 тыс. долларов США.
Послойная заливка экструдируемым расплавом (FDM)
Идея послойной заливки экструдируемым расплавом принадлежит Скотту Крампу, который запатентовал своё изобретение в 1988 году.
Суть технологии заключается в следующем. В печатающей головке материал (расплав из пластика, металла, литейного воска) предварительно разогревается до температуры плавления и поступает в рабочую камеру. Головка выпускает расплавленный материал в виде нити, которая укладывается на рабочий стол. После этого платформа опускается ниже на толщину одного слоя, чтобы можно было сформировать следующий слой.
После получения патента на изобретение, Скотт Крамп основал компанию Stratasys по производству 3D печатающих устройств. Первый принтер 3D Dimension с экструдирующей печатающей головкой появился в 1991 году, его ориентировочная стоимость составляла от 50 до 220 тыс. долларов США.
Рис. 7. 3D принтер Mojo от Stratasys
Если сравнивать стереолитографию и FDM, то первая однозначно выигрывает в степени точности: минимальная толщина слоя у FDM-машин составляет 0,12-0,17 мм. Зато FDM позволяют получать разноцветные прототипы, чем SL-аппараты похвастаться не могут.
В своё время, а именно, в 2006 году, Forbes обозначил FDM как наиболее популярный метод 3D печати, что, вероятнее всего, связано с его относительно невысокой ценой: модели начального уровня стоят меньше 20 тысяч долларов, а недавно компания Stratasys, выпускающая FDM-принтеры Dimension анонсировала «домашнюю» версию такого устройства с заявленной ценой ниже 15 тысяч долларов.
Принцип действия технологии Polyjet Matrix.
Также Objet Geometries разработали более, так сказать, прогрессивную технологию - Polyjet Matrix : при печати используются два различных фотополимера в заранее заданной комбинации: можно использовать два различных твердых материала, два различных эластичных и любую комбинацию с прозрачным материалом. Таким образом технический прототип, например, может иметь ту же фактуру, какая должна быть у конечной продукции.
Стоимость 3D принтеров в 2010 году была - 60-100 тысяч долларов.
Реплицирующиеся 3D устройства
В 2006 году был запущен проект «RepRap», нацеленный на производство принтеров, которые способны реплицировать себя, то есть воспроизводить детали собственной конструкции. Тестовый экземпляр такого устройства был изготовлен в 2008 году английскими конструкторами университета Бата. Он в состоянии «распечатать» около 50 % своих собственных конструктивных частей и деталей.
Рис. 8. Реплицирующийся 3D принтер RepRap
В настоящее время к серийному производству готовится вторая модель линейки «RepRap».
Пищевые принтеры
В 2010 году группа учёных Fluid Interfaces Group из Массачусетского Технологического Института представила на суд общественности первый 3D принтер для воссоздания продуктов питания. Устройство было названо «Cornucopia», что в переводе с английского языка означает «рог изобилия».
Рис. 9. Принтер «Cornucopia» для печати продуктов питания
В пищевой принтер вместо обычной бумаги загружаются продукты питания, которые аппарат охлаждает, смешивает и использует для создания готового продукта.
Главными изобретателями печатающего устройства «Cornucopia» считаются учёные Амит Зоран и Марчелло Коэльо. Их инновационное устройство способно перевести кулинарию на новый виток развития. Концепт сможет «печатать» ранее неизвестные блюда с заранее заданной пищевой ценностью, качеством и вкусом.
Струйные
Самый очевидный струйный способ 3D-печати: выдавливание жидкого полимера на поверхность заготовки. Таким образом работает технология FDM (Fused Deposition Modeling), идея которой принадлежит Скотту Крампу, основателю компании Stratasys. Первый принтер по технологии FDM был выпущен в 1991 году. Сейчас Stratasys выпускает несколько разновидностей FDM-принтеров, из которых наиболее известна у нас серия Dimension (по названию одноименного подразделения компании). Машины Dimension – одни из самых дешевых среди 3D-принтеров, цена моделей начального уровня опускается ниже $20 тысяч, а в январе Dimension анонсировала “персональный” 3D-принтер uPrint дешевле $15 тысяч. Впрочем, более “продвинутые” FDM-устройства (вроде FDM Titan) могут стоить и вдесятеро больше. Что же нам предлагают за эти деньги?
FDM-принтеры используют нить термопластичного пластика (в дешевых Dimension применяется менее прочный и стойкий полистирол АВС, в более дорогих – поликарбонат РС), которая расплавляется и через фильеру укладывается печатающей головкой на поверхность образца. Так как тонкие нависающие элементы могут деформироваться в процессе печати, в головке предусмотрена вторая фильера, при необходимости автоматически формирующая элементы поддержки. Из готового изделия эти элементы вымываются водным раствором в ультразвуковой ванне. Изделия получаются гладкими и прочными, однако точность изготовления невелика: лучшие FDM-модели имеют толщину слоя 0,127 мм, рядовые – 0,178 мм и более. Кроме того, процесс довольно медленный.
В принципе FDM-принтеры позволяют получать многоцветные образцы (стандартно доступно до семи цветов пластика, или любой другой цвет по специальному заказу), но для этого нужно менять картридж с нитью по ходу работы. Заметное достоинство принтеров от Stratasys- способность работать по принципу plug&play, все операции предельно автоматизированы. Говорят, NASA рассматривает технологию FDM в качестве кандидата на “космическую фабрику”.
Наконец, ещё один популярный способ струйной 3D-печати под простым названием 3DP (Three-Dimensional Printing) был разработан в Массачусетском технологическом институте, и в настоящее время на этой ниве трудится в основном фирма Z Corporation. Способ состоит в склеивании порошка твердого материала (гипса, целлюлозы, керамики, крахмала) компаундом, выдавливаемым из печатающей головки. Уникальность способа в том, что это единственный из методов 3D-печати, позволяющий получать модели с 24-битным цветом. В цветных 3D-принтерах от Z Corporation (например, Spectrum Z510), как во всяком приличном струйнике, имеются четыре печатающие головки с компаундом основных CMYK-цветов. Разрешение обычное для подобных методов (толщина слоя 0,1 мм), скорость работы одна из самых высоких – 25–50 мм/час по высоте модели. Недостаток 3DP очевиден: модели получаются не слишком прочными и с зернистой поверхностью. Правда, их можно упрочнить закрепляющим составом или пропитать специальным резиноподобным полимером, получив гибкие модели, а с применением особого порошка можно делать готовые к применению литьевые формы (технология Zcast), что недоступно технологиям, использующим пластик. Причем принтеры Z Corporation дешевле других и в целом довольно популярны, в том числе и у нас.
Вообще, разновидностей технологий 3D-печати еще довольно много, но в основном они представляют собой ту или иную модификацию перечисленных. Так почему я с самого начала заговорил о революции?
3D печать в медицине
В конце первого десятилетия XXI века группа учёных Института регенеративной медицины при Университете Уик Форест пришла к выводу, что человеческие ткани можно напечатать при помощи струйных принтеров, заправив их живыми клетками. С этого момента началась кропотливая работа над созданием биопринтера для выращивания человеческих органов. Такое устройство было продемонстрировано в сентябре 2011 года на конференции по новым технологиям и дизайну «TED-2011». Устройство функционирует так же, как и обычный струйный принтер, но вместо чернил оно использует стволовые клетки людей и животных.
Рис. 10. 3D печать искусственной почки
3D принтер способен печатать кусочки ткани, кожи, позвоночные диски, коленные хрящи и полноценные органы. Перед началом печати орган больного сканируют с разных ракурсов и загружают полученную информацию в трёхмерный принтер, вместе с образцом ткани органа. За несколько часов работы устройство воссоздаёт точную копию органа, включая сосуды.
При помощи трёхмерной печати американские учёные вырастили человеческий мочевой пузырь и половые органы кроликов, которые после их вживления ампутированным кроликам позволили животным снова спариваться. Также учёные воссоздали сердце крысы, которое успешно работало после имплантации подопытному животному.
Этот уникальный аппарат может заживлять раны прямо на пациенте, а также устранять механические повреждения органов, полученные в результате огнестрельных и ножевых ранений, несчастных случаев и т.д. Для этого он сканирует рану (орган) и заполняет её соответствующим типом свежевыращенных тканей.
С помощью 3D-печати можно изготовить и элементы протеза, необходимые для использования в ортопедии или стоматологии. Так, в начале 2012 года 83-летней женщине из Голландии вместо челюсти, разрушенной раком, имплантировали титановую челюсть, отпечатанную целиком на 3D-принтере . Еще «Газета.Ru» рассказывала об американской девочке Эмме, элементы экзоскелета для которой были напечатаны с помощью принтера , разработанного компанией Stratasys. Эмма Лавель из Филадельфии страдала врожденным артрогрипозом, из-за которого она совершенно не могла шевелить руками, ее плечевые суставы были повернуты внутрь, и она могла двигать лишь большим пальцем. Напечатанные на трехмерном принтере элементы внешнего скелета, которые Эмма назвала «мои волшебные руки», дали ей возможность играть, рисовать и обнимать родителей.
Уже сейчас можно получить четкую копию, например, человеческого черепа. Исходный объект послойно сканируется, затем «переводится» на язык многоугольников, и с помощью 3D-принтера его можно воссоздать с заданной точностью.
А можно ли на 3D-принтере печатать не только элементы скелета, но и органы? Ответ на этот весьма, как показалось бы лет десять назад, странный вопрос сейчас уже утвердительный.
Первые испытатели, кому пришла в голову идея напечатать органы, заряжали картридж 3D-принтера клетками вместо чернил и выкладывали их на подложку слой за слоем. Но без постоянной подпитки клетки гибнут раньше, чем закончится печать. Летом 2012 года биотехнологи из университета Пенсильвании, Гарварда, Массачусетского технологического института и Кембриджа, , нашли выход из ситуации: они стали наращивать ткань на каркас из сахарных трубочек, которые подменяют собой сеть кровеносных сосудов.
Отпечатанные трубочки образуют «скелет» будущей печени или другого органа. Его заливают гелем, содержащим живые клетки крысиной печени.
Специальные белковые молекулы «привязывают» клетки к стенкам трубочек - так получаются заготовки капилляров. После этого авторы прокачивали по трубочкам питательную жидкость, имитирующую кровь. Растворяя сахар, эта жидкость избавляет искусственную ткань от «строительных лесов» и одновременно не дает клеткам проголодаться.
Сосчитав клетки в начале эксперимента и восемь дней спустя, ученые обнаружили, что выживших среди них оказалось заметно больше, чем, к примеру, в питательном геле, где принято содержать клеточные культуры. Исследователи также показали, что этот подход хорошо работает для различных типов клеток и позволяет независимо контролировать геометрию «органа» и выбранный тип клеток - и выстилающих сосуды-каналы, и заполняющих пространство между ними. Что касается предыдущих экспериментов по «печати печени», то там массовая гибель клеток начиналась уже в первые часы – и хуже всего приходилось тем, которые лежали глубже относительно поверхности.
Пока трехмерная печать не используется в медицине повсеместно, но у данного направления есть большой потенциал.
Из совсем, казалось бы, «безумных» идей можно вспомнить рассказ известного генетика Крейга Вентера о создании «телепортера» - конвертера, способного переводить биологическую информацию в цифровую, а также биопринтера, превращающего эту информацию в живую трехмерную молекулу.
Эксперты пророчат трёхмерным принтерам звёздное будущее. Грядут времена, когда каждый человек сможет, не выходя из дома, напечатать себе новую пару обуви, кофейный сервиз, игрушки для ребёнка, изысканное блюдо или залечить рану. И такие времена уже не за горами.
Принтер MakerLegoBot Printer «печатает» даже роботов
Технологии 3D-печати в настоящее время развиваются очень стремительно, и появляются модели, которые уже вполне доступны по цене для использования в малом офисе и даже дома. К ним относятся 3D-принтеры, осуществляющие печать путем послойного наплавления полимера. Конечно, большие модели на таких устройствах получить будет сложно, но для разработки моделей сувенирной продукции или ювелирных изделий, а также для решения различных дизайнерских задач их можно успешно использовать.
3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта.
Подобно тому, как на обычном принтере можно печатать листы бумаги с разными текстами, так и в случае трехмерной печати можно задавать индивидуальные параметры объекта и получать предметы самой различной формы с высокой точностью.
Для изготовления предметов могут использоваться различные материалы, например, высокопрочные термостойкие пластмассы. Теоретически с помощью 3D-принтера можно напечатать любой предмет, который есть в доме: от столовой ложки до напольного коврика со сложной фактурой. 3D-печать хороша для промышленности: с ее помощью можно «отливать» корпусные детали, которые сложно или долго получать другими способами, например, фрезерованием. Кроме того, с помощью 3D-печати можно получить изделия, которые в принципе невозможно получить другим методом, например, отпечатать сферу, находящуюся внутри другой сферы. Никаких геометрических ограничений для 3D-печати не существует.
Кому и зачем?
О главном назначении всех технологий 3D-печати недвусмысленно говорит их часто употребляемое общее название – rapid prototyping (RP), быстрое изготовление прототипов. Сегодня без 3D-принтеров не могут обойтись медицинское моделирование (протезирование, моделирование органов и пр.), обувная промышленность, мелкосерийное литейное производство, картография, геодезия, ландшафтный и архитектурный дизайн и многие другие отрасли. В машиностроении, автомобильной или авиационной промышленности проведение конструкторских работ без технологий быстрого прототипирования уже и не мыслится. Любопытно, что при подготовке этой статьи я сплошь и рядом натыкался на сайты, посвященные ювелирному делу: оказывается, представители этой старинной профессии чуть ли не первыми взяли RP-технологии на вооружение. Не страдают RP-технологии от недостатка внимания и со стороны художников-скульпторов.
Из-за дороговизны 3D-принтеры нередко сдают в лизинг, или фирмы просто предлагают изготовить модели по вашим оригиналам. Стоит последняя услуга в России в среднем около доллара за кубический сантиметр готовой модели для технологий типа 3DP, но, конечно, цена сильно зависит и от объёма заказа, и от материала, и от технологии. Специалисты уже мечтают о Distance Manufacturing on Demand (DMD, “дистанционное производство по требованию”): составил 3D-модель, отправил по Интернету – получил готовый заказ по почте. Эдакое производство на диване. Несомненно, так и будет, когда 3D-печать подешевеет до приемлемого уровня, и вряд ли этого придется ждать дольше, чем в других областях.
источники
http://www.orgprint.com/en/wiki/istorija-3d-pechati
http://www.gazeta.ru/science/2012/11/12_a_4848441.shtml
http://artishev.com/texnologii/3d-printery.html
http://www.mir3d.ru/articles/921/
А давайте посмотрим в каком состоянии сейчас находится такая отрасль, как Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия - Великобритания Ошибка Lua в Модуль:CategoryForProfession на строке 52: attempt to index field "wikibase" (a nil value).С 1857 давал симфонические абонементные концерты, в том же году создал собственный «Чарлз-Халле-оркестр» в Манчестере, которым руководил до конца жизни. Этот оркестр, один из первых английских профессиональных симфонических, известен ныне как «Оркестр Халле ». Невысокими ценами на билеты способствовал привлечению широкой аудитории к оркестровой музыке . Дал английские премьеры ряда сочинений Г.Берлиоза («Фантастическая симфония », «Осуждение Фауста », «Детство Христа ») .
Семья
Отец - Христиан Фридрих Андреас Халле (нем. Christian Friedrich Andreas Halle ; 1790-1848), органист; мать - Каролина Бренштедт (нем. Karoline Brenschedt ; 1796-1884).
Жена (с 11.11.1841) - Дезире Смит де Рильё (ум. 26.4.1866), уроженка Нового Орлеана;
- девять детей: Мари (1845-1925), Шарль Эмиль (1846-1919), Луиза (1849-1919), Фредерик (1850-1879), Густав (1851-1936), Бернард (1853-1934), Матильда (1855-1925), Элинор (ум. 1926), Клиффорд (ум. 1886).
На доме, в котором Ч.Халле жил в Манчестере, в 1981 г. установлена мемориальная доска .
В августе 2006 г. в Хагене создано Общество Карла Халле (нем. Karl Halle Gesellschaft Hagen e.V. ) . 27 августа 2008 г. Обществом при содействии Лионского клуба Hagen-Harkort и Hagenring e.V. на Kirchenplatz, вблизи дома, в котором родился Ч.Халле, установлена его бронзовая статуя (скульптор Уве Вилль ). На открытии памятника присутствовал Мартин Халле, правнук Чарльза Халле, со своей семьёй. Одно из обязательных мероприятий, проводимых Обществом, - концерт из произведений Ч.Халле и его современников в день рождения композитора .
Напишите отзыв о статье "Халле, Чарльз"
Примечания
Литература
- Розанов И. В. Халле Ч. // Музыкальная энциклопедия / под ред. Ю. В. Келдыша . - М .: Советская энциклопедия, Советский композитор, 1981. - Т. 5.
Ссылки
- (нем.) . Karl Halle Gesellschaft Hagen e.V. - (хронология по материалам диссертации A.Kersting-Meuleman). Проверено 1 апреля 2014.
- Kennedy M. (англ.) . Oxford Dictionary of National Biography . Oxford University Press (2004). Проверено 2 апреля 2014.
- (англ.) // Manchester Faces & Places. - 1890, Apr 10. - Vol. 1, no. 7. (Проверено 2 апреля 2014)
- Чарльз Халле: ноты произведений на International Music Score Library Project
Ошибка Lua в Модуль:External_links на строке 245: attempt to index field "wikibase" (a nil value).
Отрывок, характеризующий Халле, Чарльз
Когда я удивлённо спросила: – Почему?Мама растерянно сказала, что это пока будет нашим секретом. Я, конечно, согласилась, но это казалось чуточку странным, так как я привыкла открыто делиться всеми своими новостями в кругу своих друзей, и теперь это вдруг почему-то было запрещено. Постепенно моё странное «приключение» забылось, так как в детстве каждый день обычно приносит что-то новое и необычное. Но однажды это повторилось опять, и уже повторялось почти каждый раз, когда я начинала что-то читать.
Я полностью погрузилась в свой удивительный сказочный мир, и он казался мне намного реальнее, чем все остальные, привычные «реальности»… И я никак не могла понять своим детским умом, почему моя мама приходит во всё меньший и меньший восторг от моих вдохновенных рассказов…
Моя бедная добрая мама!.. Я могу только представить себе теперь, после стольких прожитых лет, что она должна была пережить! Я была её третьим и единственным ребёнком (после умерших при рождении моих брата и сестры), который вдруг погрузился непонятно во что и не собирается оттуда выходить!.. Я до сих пор благодарна ей за её безграничное терпение и старание понять всё, что происходило со мной тогда и все последующие «сумасшедшие» годы моей жизни. Думаю, что многим ей помог тогда мой дед. Так же, как он помогал и мне. Он находился со мной всегда, и наверное поэтому его смерть стала для меня самой горькой и невосполнимой потерей моих детских лет.
Жгучая, незнакомая боль швырнула меня в чужой и холодный мир взрослых людей, уже никогда больше не давая возможности вернуться назад. Мой хрупкий, светлый, сказочный детский мир разбился на тысячи мелких кусочков, которых (я откуда-то знала) мне уже никогда не удастся полностью восстановить. Конечно же, я всё ещё оставалась малым шестилетним ребёнком, с моими грёзами и фантазиями, но в то же время, я уже знала наверняка, что не всегда этот наш удивительный мир бывает так сказочно красив, и не всегда в нём, оказывается, безопасно существовать…
Я помню как буквально несколько недель до того страшного дня, мы сидели с дедушкой в саду и «слушали» закат. Дедушка почему-то был тихим и грустным, но эта грусть была очень тёплой и светлой, и даже какой-то глубоко доброй… Теперь-то я понимаю, что он тогда уже знал, что очень скоро будет уходить… Но, к сожалению, не знала этого я.
– Когда-нибудь, через много, много лет… когда меня уже не будет рядом с тобой, ты так же будешь смотреть на закат, слушать деревья… и может быть вспоминать иногда своего старого деда, – журчал тихим ручейком дедушкин голос. – Жизнь очень дорога и красива, малыш, даже если временами она будет казаться тебе жестокой и несправедливой... Что бы с тобой не случилось, запомни: у тебя есть самое главное – твоя честь и твоё человеческое достоинство, которых никто у тебя не может отнять, и никто не может их ронить, кроме тебя… Храни это, малыш, и не позволь никому тебя сломать, а всё остальное в жизни восполнимо...
Он качал меня, как маленького ребёнка, в своих сухих и всегда тёплых руках. И было так удивительно покойно, что я боялась дышать, чтобы случайно не спугнуть этот чудесный миг, когда согревается и отдыхает душа, когда весь мир кажется огромным и таким необычайно добрым… как вдруг до меня дошёл смысл его слов!!!
Я вскочила, как взъерошенный цыплёнок, задыхаясь от возмущения, и, как назло, никак не находя в своей «взбунтовавшейся» голове таких нужных в этот момент слов. Это было так обидно и совершенно несправедливо!.. Ну почему в такой чудесный вечер ему вдруг понадобилось заводить речь о том грустно-неизбежном, что (уже понимала даже я) рано или поздно должно будет произойти?!. Моё сердце не хотело этого слушать и не хотело такого «ужаса» принимать. И это было совершенно естественно – ведь все мы, даже дети, настолько не хотим признавать себе этот грустный факт, что притворяемся, будто оно не произойдёт никогда. Может быть с кем-то, где-то, когда-то, но только не с нами... и никогда…
Естественно, всё обаяние нашего чудесного вечера куда-то исчезло и уже не хотелось ни о чём больше мечтать. Жизнь опять же давала мне понять, что, как бы мы ни старались, не столь уж и многим нам по-настоящему дано право в этом мире располагать… Смерть моего дедушки по-настоящему перевернула всю мою жизнь в буквальном смысле этого слова. Он умер на моих детских руках, когда мне было всего-навсего шесть лет. Случилось это ранним солнечным утром, когда всё вокруг казалось таким счастливым, ласковым и добрым. В саду радостно перекликались первые проснувшиеся птицы, весело передавая друг другу последние новости. Tолько-только открывала свои yмытые утренней росой глаза разнеженная последним утренним сном розовощёкая заря. Воздух благоухал удивительно «вкусными» запахами летнего буйства цветов.
Жизнь была такой чистой и прекрасной!.. И уж никак невозможно было представить, что в такой сказочно-чудесный мир могла вдруг безжалостно ворваться беда. Она просто не имела на это ни какого права!!! Но, не напрасно же говорится, что беда всегда приходит незванно, и никогда не спрашивает разрешения войти. Так и к нам в это утро она вошла не постучавшись, и играючи разрушила мой, так вроде бы хорошо защищённый, ласковый и солнечный детский мир, оставив только нестерпимую боль и жуткую, холодную пустоту первой в моей жизни утраты…
В это утро мы с дедушкой, как обычно, собирались пойти в наш любимый лес за земляникой, которую я очень любила. Я спокойно ждала его на улице, как вдруг мне почудилось, что откуда-то подул пронизывающий ледяной ветер и на землю опустилась огромная чёрная тень. Стало очень страшно и одиноко… В доме кроме дедушки в тот момент никого не было, и я решила пойти посмотреть, не случилось ли с ним чего-то.
Дедушка лежал на своей кровати очень бледный и я почему-то сразу поняла что он умирает. Я бросилась к нему, обняла и начала трясти, пытаясь во что бы то ни стало вернуть назад. Потом стала кричать, звать на помощь. Было очень странно – никто меня почему-то не слышал и не приходил, хотя я знала, что все находятся где-то рядом и должны меня услышать наверняка. Я тогда ещё не понимала, что это кричала моя душа…
У меня появилось жуткое ощущение, что время остановилось и мы оба в тот момент находимся вне его. Как будто кто-то поместил нас обоих в стеклянный шар, в котором не было ни жизни, ни времени… И тут я почувствовала, как все волосы на голове встают дыбом. Я никогда не забуду этого ощущения, даже если проживу сто лет!.. Я увидела прозрачную светящуюся сущность, которая вышла из тела моего дедушки и, подплыв ко мне, начала мягко в меня вливаться… Сначала я сильно испугалась, но сразу же почувствовала успокаивающее тепло и почему-то поняла, что ничего плохого со мной не может случиться. Сущность струилась светящимся потоком, легко и мягко вливаясь в меня, и становилась всё меньше и меньше, как бы понемножку «тая»... А я ощущала своё тело огромным, вибрирующим и необычайно лёгким, почти что «летящим».
Это был момент слияния с чем-то необыкновенно значительным, всеобъемлющим, чем-то невероятно для меня важным. А потом была жуткая, всепоглощающая боль потери… Которая нахлынула чёрной волной, сметая на своём пути любую мою попытку ей противостоять… Я так плакала во время похорон, что мои родители начали бояться, что заболею. Боль полностью завладела моим детским сердечком и не хотела отпускать. Мир казался пугающе холодным и пустым… Я не могла смириться с тем, что моего дедушку сейчас похоронят и я не увижу его уже никогда!.. Я злилась на него за то, что он меня оставил, и злилась на себя, что не сумела его спасти. Жизнь была жестокой и несправедливой. И я ненавидела её за то, что приходилось его хоронить. Наверное поэтому это были первые и последние похороны, при которых я присутствовала за всю мою дальнейшую жизнь…
После, я ещё очень долго не могла придти в себя, стала замкнутой, и очень много времени проводила в одиночестве, чем до глубины души огорчала всех своих родных. Но, мало-помалу, жизнь брала своё. И, спустя какое-то время, я потихонечку начала выходить из того глубоко изолированного состояния, в которое погрузила себя сама, и выходить из которого оказалось весьма и весьма непросто... Мои терпеливые и любящие родители пытались мне помочь, как могли. Но при всём их старании, они не знали, что по-настоящему я больше уже не была одна – что мне, после всех моих переживаний, вдруг открылся ещё более необычный и фантастический мир, чем тот, в котором я уже какое-то время жила. Мир, который превосходил своей красотой любые воображаемые фантазии, и который (опять же!) подарил мне со своей необыкновенной сущностью мой дед. Это было ещё более удивительно чем всё то, что происходило со мною раньше. Только почему-то на этот раз мне уже не хотелось ни с кем этим делиться…
Дни шли за днями. В моей повседневной жизни я была абсолютно нормальным шестилетним ребёнком, который имел свои радости и горести, желания и печали и такие неисполнимо-радужные детские мечты… Я гонялась за голубями, обожала ходить с родителями к реке, играла с друзьями в детский бадминтон, помогала, в силу своих возможностей, маме и бабушке в саду, читала свои любимые книжки, училась игре на фортепиано. Другими словами – жила самой нормальной обычной жизнью всех маленьких детей. Только беда-то была в том, что Жизни у меня к тому времени были уже две… Я как будто жила в двух совершенно разных мирах: первый – это был наш обычный мир, в котором мы все каждый день живём, и второй – это был мой собственный «скрытый» мир, в котором жила только моя душа. Мне становилось всё сложнее и сложнее понять, почему то, что происходило со мной, не происходило ни с одним из моих друзей?
Друзья, небольшое вступление!
Перед прочтением новости, позвольте пригласить вас в крупнейшее сообщество владельцев 3D-принтеров. Да, да, оно уже существует, на страницах нашего проекта!
Европейское патентное ведомство (ЕПВ) номинировало 74-летнего американца Чарльза Халла, который изобрел технологию 3D-печати, на премию European Inventor Award («Европейский изобретатель») в категории «Неевропейские страны».
Основанная в 2006 году премия European Inventor Award ежегодно проводится Европейским патентным ведомством. Ее получают отдельные люди и команды, чьи новаторские работы стали ответом на вопросы нашей эпохи и внесли свой вклад в социальный прогресс, экономический рост и процветание.
В этом году на премию было номинировано в общей сложности 300 изобретателей и команд, пятнадцать их которых были выбраны членами международного жюри в качестве финалистов.
Приз, который называют европейским «Оскаром в области технологий и инноваций», будет вручен Европейским патентным ведомством на гала-церемонии в Берлине 17 июня. Все желающие могут принять участие в онлайн голосовании за лучшего изобретателя в номинации «Приз за популярность».
В 1983 году Чарльзу Халлу пришла на ум идея нанести эпоксидную смолу, которую уже использовали для выполнения покрытий, тонкими слоями один поверх другого и закрепить полученную форму ультрафиолетом. Так появился электролитный 3D-принтер. Сегодня все 3D-принтеры работают на базе этой технологии.
«Халл, наверное, и подумать не мог, что его идея вызовет лавину, которая до сих пор никак не остановится. Своим открытием он произвел настоящую революцию в промышленном производстве, прямо как Генри Форд 100 лет назад», - написано в заявке ЕПВ.
«Придумав 3D-принтер, Чарльз Халл открыл новую эпоху в промышленном производстве. Его изобретение по значимости сравнимо лишь с конвейерной линией сборки Генри Форда, - сказал президент ЕПВ Бенуа Баттичелли. - 3D-печать - это пример того, как новаторские технологии могут повлиять на работу научно-исследовательских лабораторий и цехов, открывая безграничные возможности для экономики. С этой позиции изобретение Чарльза Халла можно также рассматривать как историческое для будущих поколений».
Вы можете выбрать одного из пятнадцати финалистов и проголосовать за него на сайте ЕПВ или в Facebook .
Чарльз В. Халл
Идея обретает форму
Работая в компании Ultraviolet Products (UVP), Чарльзу («Чаку») Халлу приходилось неделями отливать небольшие пластиковые детали, чтобы потом собрать их в прототип. Данная процедура отнимала много времени и значительно замедляла производство. Но эти детали были нужны для испытания пригодности новых продуктов.
Своей гениальной идеей Халл обязан ультрафиолетовому излучению, которое в UVP было буквально повсюду. Вместо того чтобы использовать его для закрепления отдельных тонких слоев фоточувствительных полимеров, Халл наложил друг на друга тысячи ультратонких слоев пластика. В результате стало возможным создание трехмерных объектов любой формы. Сегодня основной принцип 3D-печати остается прежним, хотя для его осуществления используются абсолютно разные методы.
Практикующий изобретатель
Чарльз Халл запатентовал свою революционную идею в 1983 году и передал право собственности своему работодателю. Однако из-за неустойчивого финансового положения UVP не смогла позволить себе вложить средства в дальнейшую разработку и маркетинговое продвижение изобретения. Халл предпринял еще одну попытку, открыв собственную компанию. 3D Systems начала успешно развиваться и по-прежнему остается лидером на современном рынке 3D-печати. Она выпускает изделия, принтеры и собственное программное обеспечение.
Халл одобрил более 200 патентных заявок по всему миру, в том числе 18 европейских патентов. Хотя ему уже 74 года, Халл и не думает останавливаться. «Моя работа слишком интересная и захватывающая, чтобы уходить на пенсию», - говорит исполнительный вице-президент и технический директор 3D Systems.
Человек формирует эпоху
Сначала бенефициариями изобретения выступали крупные корпорации. Это было связано с высокими затратами на оборудование. Тем не менее, вложения быстро окупились, особенно в автомобильной промышленности, ведь благодаря трехмерной печати процесс разработки прототипов значительно ускорился. Изначально все комплектующие, начиная от мощных двигателей «Формулы-1» и заканчивая простыми рычагами и кнопками на семейных автомобилях, прошли через 3D-принтер.
Между тем, количество сфер применения трехмерной печати значительно выросло. В медицине, например, стало возможным восстановление лица и челюсти пациента. С помощью этой технологии даже можно создавать отдельные органы. Манекены для аварийных испытаний, плоские крылья, архитектурные модели, игрушки, электровелосипеды, разнообразные изделия и функциональные прототипы… все это и многое другое можно производить и реализовывать гораздо быстрее и экономически эффективнее, чем когда-либо прежде. Технология трехмерной печати продолжает развиваться, с каждым днем обзаводясь все новыми возможностями.
«Я не могу заглянуть в будущее. У меня нет хрустального шара, который расскажет мне, что должно произойти, но одно я знаю точно: когда умные люди работают над какой-то конкретной задачей, они постепенно продвигаются вперед», - говорит изобретатель, руководствуясь собственным опытом.
Недавно имя Чарльза Халла занесли в списки Национального зала славы изобретателей США, и он присоединился в таким выдающимся личностям, как Генри Форд и Стив Джобс. Другими словами: людям, которые оказали большое влияние на развитие человечества.
3D-печать зародилась в 1983 году – гораздо раньше, чем люди начали массово пользоваться всемирной паутиной. Но интернет уже давно стал обыденной частью жизни, а аддитивные технологии до сих пор нельзя назвать широко распространенными.
При этом изобретатель 3D-печати Чак Халл полагает, что мы уже прошли период хайпа и только сейчас начинаем понимать настоящее поле применения технологии. Этот пост о том, как Чак (Чарльз) Халл изобрел и запатентовал лазерную стереолитографию в маленькой подсобной комнатушке и о том, как он сейчас оценивает свое изобретение.
Спойлер: как и , развитию 3D-печати сильно помог автопром.
Столешницы и прототипирование
Все началось в 80-е. Тогда Чак работал технологом в калифорнийском Ultra Violet Products. Компания производила смолу ультрафиолетового отверждения для столешниц. О высокой скорости работы не могло идти и речи - на разработку и тестирование даже небольших деталей требовались месяцы. В обязанности Чака как ответственного за организацию производственного процесса входило и прототипирование. Изобретатель искал метод, который позволил бы ему ускорить процесс.Одной из его идей было наложить несколько сотен слоев пластика и придать им определенную форму с помощью ультрафиолета. Так бы получился относительно дешевый и быстрый в создании прототип. С этой идеей он пошел к руководству UVP. Чаку, конечно, не разрешили заниматься изобретением в рабочее время – но выделили помещение и оборудование.
Спустя год сверхурочной работы изобретатель создал первый прототип электролитного 3D-принтера. Он работал с фотополимером – веществом, которое может переходить из жидкого состояния в твердое под действием ультрафиолетовых лучей. Халл научился писать код, чтобы запрограммировать принтер на создание прототипа определенной геометрической фигуры. Первым 3D-печатным объектом стал небольшой пластиковый стаканчик.
Первый 3D-принтер SLA-1
«Одевайся и приезжай в лабораторию прямо сейчас»
Ночь, когда было совершено открытие, навсегда отпечаталась в памяти жены Чака – Антуанетты Халл. В интервью для The Telegraph она даже называет точное время – 20:39 в среду, 9 марта 1983 года.«В ту ночь я была дома, и мне пришлось посмотреть на часы, когда зазвонил телефон», – сказала она. «Я уже была в пижаме и готовилась ко сну, но Чак все еще работал».
«Одевайся и приезжай в лабораторию прямо сейчас», – сказал по телефону Чак. Она села в машину и прибыла в лабораторию – маленькую комнатушку, которую Ultra Violet Products выделили Халлу для исследований.
В ней Антуанетта увидела первый 3D-печатный объект в мире. «Держа эту странную деталь в руке, он сказал, что сделал это и мир никогда не будет прежним. В ту ночь я знала, что он достиг чего-то грандиозного».
Чак Халл с женой
У компании, где Чак работал, не было средств для финансирования разработки. Он вспоминает: «Я получил патент на 3D-принтер в 86 году. И вот я прихожу к руководителю компании и говорю: “Нам нужно найти этому коммерческое применение”. На что он отвечает: “Конечно, но мы не можем себе этого позволить”. У меня не было выбора, поэтому я решил создать свою собственную компанию. Это и стало началом 3D Systems». Первыми клиентами его компании стали General Motors и Mercedes-Benz.
Компания работает до сих пор. Чак, которому сейчас 79 лет, тоже. «Моя работа слишком интересна, чтобы бросить ее», – сказал он как-то в интервью для CNN. В другом он сообщал больше подробностей: «В конце 90-х я действительно ушел на пенсию. На мое место пришел новый руководитель, и где-то три месяца спустя он позвонил мне и сказал: “Чак, все плохо. Можешь вернуться и помочь с решением некоторых технических проблем?” С тех пор я снова там, продолжаю заниматься интересными вещами».
Сейчас 3D Systems сосредоточена на программируемых системах для литья под давлением, которые позволят печатать объекты без предварительного конструирования форм. Помимо работы в 3D Systems, Чак дает лекции и выступает на конференциях. Например, он стал одним из главных спикеров на прошлогоднем ASME – международном конгрессе машиностроения.
Чак Халл остается очень скромным человеком. В 2014 году Европейское патентное ведомство вручило ему приз как лучшему изобретателю, работающему за пределами Европы. На это он ответил лишь: «Мне приятно получить признание моих заслуг. Я много и упорно работал, чем я и собираюсь заниматься дальше».
Со СМИ он общается редко. Ниже – одно из его немногих интервью, данное Industry Week . Оно 2013 года, но полностью на русский язык не переводилось. В нем Чак Халл рассказал, как сам долго не верил в коммерческий успех своего изобретения и о том, сможет ли оно когда-нибудь конкурировать с традиционным производством.
Вы изобрели стереолитографию в 1983-м. Спустя 30 лет рынок аддитивного производства начал бурно расти. Людям кажется, что это какое-то новое явление. Что вы думаете по поводу этого бума? Не поздно ли он начался?
Когда мы только начали заниматься 3D-печатью, я долго не мог представить, что это станет настолько популярным.
Мне казалось, этот путь займет лет 25, если не больше. Такова история всех изобретений. Не бывает такого, чтобы вы изобрели вещь вроде 3D-принтера, и толпа покупателей сразу начала ломиться в вашу дверь. Нужно много времени, чтобы понять, что ты изобрел и как это можно усовершенствовать.
3D-печать - это непросто. Вы видите готовое устройство. Думаете, что использовать его очень легко, но это не так. Мы в 3D Systems совершенствовали первый принтер на протяжении 10 лет. За это время удалось пройти путь от идеи до воплощения готового устройства в промышленной сфере.
Но последние несколько лет меня удивили. То, что люди признали 3D-печать как распространенное направление, безусловно, стало сюрпризом.
Когда у вас появилась идея создать 3D-печать? Как вы придумали метод стереолитографии?
Я начинал как инженер-проектировщик. Разработка новых литьевых деталей из пластмассы, которой мы занимались, была очень трудоемким и дорогостоящим процессом. Вначале ты разрабатывал внешний вид детали, делал чертежи, обсуждал все с инструментальщиком, который делал форму для пластиковой части. Затем эта форма отправлялась к литейщику, который изготавливал запчасть. Весь процесс занимал 6-8 недель.
Изготовление занимало много времени, к тому же первая получившаяся деталь никогда не была идеальной. Ее приходилось переделывать и снова запускать цикл производства. Многие месяцы проходили, прежде чем ты получал деталь, которую можно тестировать.
Естественно, мы пытались что-то с этим сделать.
Я решил проверить, смогу ли придумать способ быстрее получить эту первую деталь, чтобы все повторные циклы проходили быстро, а затем быстро получать финальную версию для производства.
Я перебрал кучу идей, которые не сработали, а затем пришел к тому, что в итоге стало стереолитографией. 9 марта 1983 года я произвел этим методом первую деталь.
Потом вы подали заявку на патент, полученный в 1986-м и стали сооснователем 3D Systems. Но кто был вашими клиентами? Какая-нибудь из индустрий видела потенциал на столь ранней стадии?
Когда мы только запустили компанию, сразу отправили «разведчиков» – чтобы понять, есть ли интерес со стороны промышленности. И он был. На самом деле, интерес к прототипированию был огромным, в основном со стороны автоконцернов.
Автокомпании в то время пытались выпускать автомобили высокого качества. Американские концерны в то время были довольно неповоротливы. Они не могли быстро выпускать новые модели, а качество производства проигрывало в мировой конкуренции.
Поэтому у них была огромная заинтересованность в любой технологии, которая могла бы улучшить ситуацию. Мы сразу стали двигаться в этом направлении, развивать технологию для автомобилестроения. Вскоре после этого множество производителей пошли по тому же пути.
Также в те годы мы разрабатывали методы прототипирования металлических деталей. Наша технология должна была предложить альтернативу традиционному литью методом потерянного воска, и это было первым серьезным ответвлением от прототипирования пластиковых деталей.
Разработанный метод мы назвали Quick Cast. Он позволял быстро лить металлические детали из разнообразных сплавов, и его все еще используют. Главным образом в аэрокосмической и смежных с ней отраслях.
Теперь, когда производители и покупатели осознали всю ценность 3D-печати, что будет дальше? Сможет ли она когда-нибудь конкурировать с традиционным производством?
Я не футурист и у меня нет хрустального шара предсказателя – я не знаю, что произойдет дальше. Но я знаю, что когда достаточное количество умных людей работает над чем-то, это что-то всегда становится лучше.
Главные достоинства аддитивных технологий сейчас - тонкие настройки и возможность работать со сложными конструкциями. Если в вашем производственном процессе нужно множество деталей или нужны детали со множеством отличающихся параметров, 3D-печать может вам пригодиться.
Медицинское применение - естественное для 3D-печати, ведь все тела разные. Когда вы пытаетесь сделать что-то для зубов, например, эта вещь будет разной для разных пациентов. То же касается коленей и других суставов.
Если вы смотрите в будущее 3D-печати, то это, вероятно, детали со сложными формами и узорами, даже при большом объеме производства. Скорость и экономическая выгода от 3D-печати постоянно возрастают. А значит, у нее становится все больше шансов конкурировать с традиционным производством.
Оглядываясь на эти 30 лет - что бы вы назвали самым большим своим достижением, не учитывая саму технологию?
Еще в 80-90-е годы было понятно, что производство будет постепенно уходить из страны. Это касалось не только США - все уходили в страны с дешевой рабочей силой. Я всегда считал, что это плохо. По-моему, производство должно быть ключевой способностью, особенно для США. Сегодня возвращение к производству на территории страны связано с более высокими технологическими возможностями. Мне нравится, что 3D-печать и цифровое производство этому способствуют.