Сначала это выглядит просто как белый лист бумаги, над которой привычно трудятся печатающие головки: перед нами механика обычного струйного принтера. Но как ни стараются головки, белое поле поначалу совершенно не меняет цвета. На нем не видно ни букв, ни линий. Лишь некоторое время спустя на белом начинает потихоньку проступать цветной контур. С каждым проходом он становится все ярче и заметнее. Но вот печать завершена, и... снова все бело.

Раскопки в белом порошке

Дальше начинается нечто похожее на старинную детскую игру в «секрет»: это когда надо было аккуратно разгрести землю или песок, чтобы откопать стеклышко, под которым загодя спрятано что-то красивое – бусинки, яркие пуговицы или конфетные фантики. Белое поле – это не бумага, а довольно приличный толщины слой порошка. Теперь надо найти и «выкопать» из него напечатанную 3D-модель. В порошок погружается патрубок от гибкого шланга, и рабочее поле начинает постепенно расчищаться – белая «мука» резво исчезает в недрах невидимого пылесоса. Искомое находится где-то в правом дальнем углу рабочего поля, и этот участок приходится расчищать бережно и аккуратно. Вот оно! Из-под толщи порошка извлекается твердый трехмерный объект – со сложным рельефом, покрашенный в разные цвета, с градиентными заливками. По соседству находится специальная камера. Здесь с помощью сжатого воздуха (применяется инструмент с тонким соплом) все полости модели освобождаются от порошка, причем за счет «мягкого вакуума», создаваемого в камере, клубы этого мелкодисперсного вещества не разлетаются, а мгновенно всасываются куда-то внутрь машины. Именно так – как говорится, «без шума и пыли» – работает 3D-принтер марки Z-Printer 650. Посмотреть на эту пока еще не очень привычную нам машину «ПМ» пригласили в офис эксплуатирующей аппарат московской компании Cybercom. В качестве гидов выступили представитель этой компании Дмитрий Чернобельский и продакт-менеджер компании Consistent Sofware Distribution Алла Аспидова. Им и первый вопрос: что может и зачем нужна такая весьма дорогостоящая машина?

«Основная сфера применения подобных принтеров – прототипирование для САПР, архитектуры, музейного дела, геологии, – говорит Алла Аспидова. – Это разного рода визуализация, которая позволяет максимально реалистично представить себе созданную в недрах компьютера модель. Вот очень простой пример применения этой технологии в экономике. Владимирский стеклотарный завод использует принтер для распечатки моделей стеклотары самого разного дизайна. Раньше, чтобы наладить новую производственную линию разлива и оценить разработанный дизайн, приходилось заказывать индивидуальные стеклянные прототипы стеклодувам, что долго и дорого. Теперь дизайн разрабатывается в САПР и распечатывается. Физическая модель, пусть она и не имеет прозрачности стекла, выглядит все равно реалистичнее изображения на экране. К тому же наша технология трехмерной печати позволяет наносить на модели цветные изображения, надписи, комментарии. Еще интересный пример: одна из английских обувных компаний обязательно делает цветную 3D-распечатку всех своих новых, созданных дизайнерами на компьютере моделей. Конечно, твердые и негнущиеся туфли и ботинки носить нельзя, но в остальном с виду они малоотличимы от настоящих».

ЧЕРНИЛА И КЛЕЙ

Принтер, с которым нас познакомили, работает по технологии так называемой холодной печати – в процессе изготовления модели ничего не плавится и не спекается. Специальное программное обеспечение «нарезает» компьютерную CAD-модель на слои толщиной 0,1 мм. Затем модель «выращивается» в рабочей камере принтера путем добавления слоя за слоем (такой метод называется аддитивным). Происходит это так. Над слоем порошка (это композитная смесь на основе гипса) движутся пять печатающих головок – четыре из них содержат цветные чернила и формируют цветное изображение из красок модели CMYK. Пятая головка дает прозрачный цвет. Но, разумеется, цвет – это не главное. Вместе с цветными чернилами, точно по контуру заданного компьютером слоя, на порошок разбрызгивается клей. В итоге обработанный клеем порошок затвердевает и превращается в твердую пластину, поверх которой вновь насыпается порошок – он тут же прилипает к уже созданной части модели. Затем новый порошок вновь обрабатывается клеем и, если нужно, окрашивается. Так появляется следующий слой. Модель постепенно растет вверх – со скоростью 28 мм/ч.

«Технология трехмерного прототипирования, кстати, применима и в медицине, – рассказывает Дмитрий Чернобельский. – В одной из московских клиник такой принтер используют для изготовления прототипов сложных зубных протезов. Сначала челюсть пациента сканируют томографом, затем полученные данные загружают в трехмерный редактор, где проектируют протез. После изготовления на принтере его физической модели работа по протезированию уже идет гораздо проще и занимает меньше времени. Риск ошибки минимизируется». «Принтер можно применять и в более сложных случаях, – добавляет Алла Аспидова. – Например, если после серьезной травмы черепа на него предстоит поставить накладку из титана, проще и быстрее отсканировать череп томографом, создать его физическую модель (включая модель пораженной зоны) и уже на ней проектировать металлическую вставку. Так срок подготовки к серьезной операции может сократиться с нескольких дней до нескольких часов. Впрочем, сегодня существуют 3D-принтеры, способные печатать из медицинских материалов и создавать не прототипы, а непосредственно протезы, например фрагменты разрушенной кости».