Трёхмерная печать уже существует. Скоро — выпечка микросхем

Обыкновенно слово "принтер" ассоциируется исключительно с нанесением какого-либо изображения или текста на бумагу. Иначе говоря, "плоского на плоское". Однако в Университете штата Калифорния в Беркли (University of California in Berkeley) придумали способ "печати" объёмных предметов — вплоть до электролампочек и пультов для телевизора.

А разве такое возможно? На первый взгляд нет.

 

 

На второй — да. Более того, по уверениям авторов идеи, которую они представляли в декабре 2002 года в Ницце, таким образом можно будет крайне легко и быстро "печатать" (а не собирать по частям) всякие электронные схемы.

Причём так, что они сразу оказываются в полной боевой готовности. Хитрость состоит в том, чтобы "принтер" слой за слоем наносил проводящие и полупроводящие полимеры, формируя нужные "узоры" — до тех пор, пока из машины не выйдет готовый к употреблению прибор.

Собственно говоря, трёхмерные принтеры, способные слой за слоем "выращивать" объёмные предметы, уже существуют, а способ был придуман ещё в середине 1980-х годов.

"Вывод на печать" пульта управления телевизором (изображение с сайта Newscientist.com).

Некий Чарльз Халл (Charles Hull) экспериментировал с фотополимерами, веществами, затвердевавшими под воздействием ультрафиолетового излучения. С помощью фотополимеров Халл научился послойно "выстраивать" объёмные предметы. Первым делом, кстати, он изготовил полупрозрачную синюю кружку.

Суть технологии Халла состояла в следующем. Специальный контейнер наполнялся жидким полимером и в него погружалась плоская полочка, так, чтобы она едва выглядывала из-под поверхности полимера.

Затем управляемый компьютером ультрафиолетовый луч заставлял несколько сотых миллиметра вещества твердеть, и полочка с затвердевшим слоем чуть-чуть опускалась вниз, покрываясь жидким полимером. Операция с УФ-лучом повторялась.

Таким, образом ультрафиолетовый (или лазерный) луч "вырисовывал" объёмную фигуру. В данном видеоролике это демонстрируется вполне наглядно.

Придуманный процесс Халл назвал "стереолитографией". Причём не только назвал, но и получил на него патент и даже основал коммерческую компанию, которая в 1987 году представила изумлённой общественности первый 3D-принтер.

Кстати, основанная Халлом компания — 3D Systems — благополучно существует и поныне.

Сейчас создано ещё несколько более-менее сходных способов быстрого формирования объёмных объектов. Например, компания Toybuilders, занимающаяся "выпечкой" игрушек, предлагает сразу пять способов формирования трёхмерных объектов.

Первые два — это, собственно, стереолитография и селективное лазерное спекание (selective laser sintering — SLS).

Установка селективного лазерного спекания (с сайта toybuilders.com).

В этом случае синтезируемая модель расщепляется в компьютере на сечения и, после разравнивания порошка по поверхности зоны обработки, лазерное излучение CO₂ лазера спекает требуемый контур, затем новый слой порошка насыпается, разравнивается и процесс повторяется.

Кроме того, часто используется методика, называемая послойной заливкой экструдируемым расплавом (fused deposition modelling — FDM), при которой волокна разогретого материала подаются через сопла "печатающей головки" и накладываются слой за слоем.

Присутствует также поддерживающий материал, который необходимо убрать после затвердевания основного вещества. Как говорится, обнаружить в полимерах душу и убрать всё лишнее.

Четвёртый метод носит название послойное формирование объёмных моделей из листового материала (Layer Object Manufacturing).

При этом используется листовой материал (в основном, бумага), который раскраивается по заданному контуру лазерным излучением и затем скрепляется в стопке путем склеивания или спайки (сварки).

Ну и наконец используется способ с оригинальным названием "трёхмерная печать" (3-dimensional printing — 3DP). Он весьма похож на FDM, по крайней мере — наличием поддерживающего материала.

И клюшки, и кольца выглядят вполне металлическими, однако на самом деле они "выпечены", или "напечатаны" полимерами (с сайта toybuilders.com).

Надо сказать, что Toybuilders используют этот метод, в том числе, и для создания форм для отлива клюшек для гольфа и даже бижутерии.

Как бы там ни было, любые технологии имеют тенденцию к совершенствованию или удешевлению. По сведениям New Scientist, сейчас эти технологии стали уже настолько совершенными, что можно уже "печатать" предметы с движущимися механическими частями. Конечно, в автомобильной отрасли такие системы весьма востребованы.

Но вернёмся к товарищам из Беркли. Их способ подразумевает возможность внедрения электроники — то есть транзисторов, конденсаторов и всего остального прямо "на ходу", в процессе "выпечки" или "печати".

Если такую идею удастся воплотить в жизнь, она может перевернуть на рынке вообще всё.

	Стереолитографический аппарат (с сайта toybuilders.com).

Сотрудники Университета Калифорнии изучают возможность "печати" с использованием так называемых "электроактивных" полимеров, которые способны вырабатывать электричество, если на них оказывается физическое воздействие, или наоборот, сокращаться в определённых направлениях при пропускании через них электрического тока.

Использование их вместо "чернил" позволит значительно удешевить многие технологические процессы. Настолько, что лицо IT-индустрии может сильно измениться.

Но есть в этом всём великолепии и обратная сторона, которую и отмечает New Scientist: отремонтировать "напечатанные" устройства будет невозможно, поскольку они монолитны: ничего заменить в них не удастся.

И это неизбежно ускорит формирование "одноразового общества".

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru