Пользователь
0,0
рейтинг
19 марта 2013 в 12:54

4D-печать – новый фронт перевод

image
Скайлар Тиббитс

Сегодня мы являемся свидетелями того, как новые невероятные материалы и промышленные методы изменяют базовые принципы дизайна, заимствуя методы нано- и биотехнологий, но уже на макроуровне.

Нынешнее поколение технологий трехмерной аддитивной печати ограничено несколькими видами пластмасс и мягких металлических материалов, из которых формируются изделия по CAD-файлам. Вот почему таким колоссальным потенциалом обладают четырехмерные технологии.

Достижения в нано- и биотехнологиях применяются на макроуровне: невероятные новые материалы можно программировать таким образом, чтобы они со временем изменяли форму. Ранее на этой неделе (прошлой – прим. пер.) я провел немного времени с Карлосом Олгуином (Carlos Olguin), главой группы бионанопрограммируемых материалов в Autodesk, а вчера пообщался со Скайларом Тиббитсом (Skylar Tibbits) из МТИ и Шелли Линор (Shelly Linor) и Дэниелом Диковски (Daniel Dikovsky) из Stratasys. Мне было интересно побольше узнать об этой новой индустрии, какие формы она принимает и вообще как все это работает.

Когда говорят о 4D-печати, под четвертым измерением понимают свойство материалов изменяться и мутировать в течение времени под воздействием воды, изменения температуры и/или воздуха с целью самосборки. Уже скоро форматы 4D-объектов получат свои API, с помощью которых дизайнеры смогут выбирать произвольные характеристики материалов, из которых создаются объекты. Затем они распечатываются с помощью точных химических калибровок, придающих им нужные свойства и функциональность.

imageПодобно движению самодельных компьютеров в 1970-х годах, приведшего к появлению DOS и первых персоналок, сегодняшний «четырехмерный» фронт (автором термина 4D в этом контексте является Скайлар Тиббитс) тоже состоит из очень любопытных участников. Компания Autodesk играет все более важную роль в науке о жизни, предоставляя дизайнерский инструментарий для работы в наномасштабе, основанный на ее же универсальных дизайнерских решениях в архитектуре и механике. И сегодня в Autodesk хорошо понимают, что микромир влияет на макромир. Исследования в области этого нового мира возглавляет научное сообщество, но оно сотрудничает с Autodesk и другими участниками с целью демократизации этого пространства. Это делается с помощью стандартов и API, которые будут использовать программисты и дизайнеры.

Stratasys работает в этой сфере с 1989 года, и здесь очень пригодились ее опыт в трехмерных принтерах, системах быстрого офисного прототипирования и решениях прямого цифрового производства. В конце прошлого года Stratasys объединилась с Objet Geometries. Сегодня эти две компании играют ключевую роль в производственных процессах. Organovo создает биологические 3D-принтеры: ее «биоплоттер» может формировать живую ткань из живых клеток, а со временем сможет «распечатывать» и целые органы. Сейчас Organovo сотрудничает с Autodesk над созданием ПО для 3D-дизайна. Все эти компании интересны и сами по себе, но в совокупности, объединив усилия, они создают просто невероятные инновации.

По словам Карлоса Олгуина из Autodesk, целью всей этой работы является демократизация данной сферы, чтобы обычные люди, без докторской степени по химии и науке о жизни, смогли в ней экспериментировать. Глобальный директор по образованию в Stratasys Шелли Линор рассказала мне о формате файлов стандарта XML ASTM F2915 (.amf) под названием «Аддитивное производство», который стандартизирует те свойства, с помощью которых Autodesk и другие смогут создавать свои дизайны. Этот файл описывает геометрические свойства объектов – как они используются для определения последовательностей и смесей материалов. Autodesk скоро запустит проект Cyborg, и уже сейчас можно загрузить программу для 3D-моделирования 123D.

image

Синергия и сотрудничество между этими компаниями и лабораторией Self Assembly в MIT во главе со Скайларом Тиббитсом и другими научными группами выявляют самые разные многообещающие области исследований. Но, пожалуй, наиболее интересным аспектом тенденции является прогресс в 4D-материалах, порождающих новые способы мышления. Саморемонтирующиеся джинсы из биологических материалов, плоская мебель в вакуумной упаковке, собирающая саму себя под воздействием атмосферы, объекты, собирающиеся и разбирающиеся в зависимости от температуры, – все это может казаться фантастикой, но в этих областях ведутся вполне реальные исследования. Как и в напечатанных человеческих органах, здесь пройдет еще не один год до осязаемых результатов, но цели уже ясно определены и инновации уже происходят.

Когда в конце 1950-х годов появились полимеры и пластмассы, в результате произошел взрыв инноваций (скажем, современный конструктор Lego был запатентован 28 января 1958 года). Еще пять лет понадобилось на поиск правильного материала для массового производства – акрилонитрилбутадиенстирола, или АБС-сополимера. Однако попытки создания 4D-объектов при тогдашних относительно грубых химических экспериментах породили очень немного новых игрушек и, по большому счету, кроме шумихи в прессе ни к чему не привели. С другой стороны, массовое производство пластмассы изменило мир.

Сегодня мы входим в новую эпоху с перевернутыми правилами игры: новое поколение «программистов материи, а не компьютеров» (фраза Скайлара Тиббитса) обуздывает естественный самосборный порядок вещей во вселенной для мелкосерийного производства изделий.

Это уже происходит: Autodesk купила Instructables, все больше работы у Thingiverse и defcad, все активнее занимается вопросами 3D и 4D сообщество открытого кода. Сегодня в МТИ и принтерных компаниях широко используются такие инструменты, как ПО для кроссплатформенного воксельного моделирования и анализа vox.cad (воксель – это трехмерный объемный пиксель).

Самую важную роль в этих процессах играют материалы. Несмотря на нынешнюю шумиху вокруг домашних 3D-принтеров, в силу высокой стоимости расходных материалов и размера таким принтерам будет сложно тягаться по себестоимости изделий с промышленным производством, как показал в своем блоге Йонас Бенцен. Сегодня трехмерные принтеры в основном используются для прототипирования и индустриального дизайна из мягких модельных материалов.

Некоторые наши концепции печати уже превратились в устаревшие парадигмы. Настоящий прорыв, несомненно, придет из области химии материалов. Как объясняет Дэниел Диковски из Stratasys, это будут смеси из нескольких материалов, играющих роль элементов материального программного интерфейса. Подобная современная алхимия, умеющая программировать нужные свойства материалов, станет новой ключевой парадигмой. Сейчас медленно формируются дизайнерские принципы, основанные на изменчивых свойствах этих удивительных новых материалов. Хотя сегодня таких материалов еще немного, в этой сфере ведется титаническая работа с очень быстрым прогрессом. Через 4–5 лет мы увидим очень продвинутые материалы, которые можно программировать и печатать. К этому приведет плодотворное сотрудничество, быстрый прогресс и (пока еще) открытость и инклюзивность этой сферы с точки зрения бизнеса.

image
Перевод: Oliver Marks
Антон Чивчалов @Antorix
карма
160,0
рейтинг 0,0
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (29)

  • +10
    Изменение свойств во времени говорите? Напомнило разваливающийся со временем стул… Товары ограниченные во времени, мечта любого производителя и копираста.
    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
      • +3
        Cаму печень будет напечатать дешево, но ежегодные оплаты для продления лицензии на использование будут с лихвой компенсировать данный «недостаток»
        • +1
          Сюжет «Потрошителей» в реальности (кинопоиск)
          • +1
            С той лишь разницей, что вырезать ничего ни у кого не надо. Нажал на кнопочку удаленно, печень самоуничтожилась
          • 0
            Или «Repo! The Genetic Opera» (кинопоиск)
          • 0
            Не, это скорее на «Время» похоже, только без часов на руке.
  • +13
    Название очень сильно напоминает
    Новые реальности
    image

    Ждём
    Революционных технологий
    image
    • +4
      Молния! — замечательно, выжившим подарок :)
      Чего уже мелочились, 10D писать надо было, кондиционер же еще есть.
      • 0
        Уже и 12D попадаются:)
    • +8
      Отдельное измерение — мыши!
      Это прекрасно!
    • +1
      Понятное дело, что термины xD, где x>3, приобрели дурную репутацию из-за маркетологов. Но в данном случае употребление термина 4D вполне корректно.
      • +3
        Мне кажется метод сборки изделия (3D печать) и тех. качества ( например, изменения своих свойств по требованию ) не стоит смешивать в одно название и им заменять другое, фундаметальное название.

        4D конечно удобное название, но оно сбивает с толку. Сразу приходит в голову новое устройство производства отличное от 3D, но во многом это не так.

        Хотя возможно я не так сильно углубился в реализацию объёмной печати и наголоврил неправду
    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
      • 0
        3D! Как настоящие!
        • 0
          Между прочим, связь между мышами и многомерностью современному читателю известна из «Путеводителя по Галактике для путешествующих автостопом».
          • 0
            Все же, «Автостопом по галактике» несколько корректнее.
  • +3
    Когда уже научатся печатать еду?
    • 0
      Даешь мясную магистраль в каждый дом!
  • +9
    Технология конечно интересная. Но что же так бедно с фантазией? То кинотеатры 4D и даже 5D (хотя это разные уровни эффекта присутствия), то вот печать счас (хотя это та же трехмерная, но с импользованием особых материалов).

    Как раньше просто было: 3D объект — объект с 3 измерениями, трехмерный, 4D и выше — объект с 4 и более измерениями (и время здесь не при чем) представимый только на уровне математических моделей в нашем пространстве. О четвертом измерении как времени, и то условно, говорят только в физике в теории относительности (чтобы проще было работать, раз пространство и время практически одно и то-же в этой теории).

    Вот пусть напечатают гиперкуб хотя-бы чтобы его потрогать можно было, и не приближенную модель а реальный :), или бутылку клейна без пересечений поверхностей, вот тогда пусть и говорят о 4D печати :)
    • –1
      Как раньше просто было: 3D объект — объект с 3 измерениями

      Измерение — любое нечто, что можно измерить :-Р
      Цвет, яркость, плотность, твёрдость, громкость, температура, время, без разницы что, главное, чтобы было больше одного состояния в ограниченной области.

      Многие задачи решаются проще, если перейти от пространственных координат (измерений) к плотностям, скоростям, импульсам.

      Да что далеко ходить — те же тензоры напряжения и деформации, проводимости.
      • +2
        Ага, задайте мне метрику в пространстве мышей и дождя.
      • +1
        Ну тогда у обычного такого яблока не 3 измерения, а как минимум 7 (3 пространственных, звет, запах, вкус, а еще оно во времени существует), а если напрячь фантазию то яблоко станет стомерным объектом. Не играйте словами.

        Я к сожалению не в курсе как считать тензоры наряжений :(
  • 0
    Как дешевых кинотеатрах — ждем 7D.
  • –3
    В данном случаи 4D — абсолютно верное понятие. То что мы живем в четырехмерном пространстве, где четвертое измерение -время, обсалютно научный постулат.

    Другое дело, что вообще то, четвертое пространство, для метельного мира — первое, т.е по суте все эти традиционные ХD надо всегда писать с числом на 1 больше. Любя, физический воплощенная вещь, подвержена воздействию времени, просто в данном случаи, ученные пытаются это воздействие контролировать.
    • 0
      обсалютно научный постулат

      Обсалютно верно :-)

      Любя, физический воплощенная вещь


      по суте


      данном случаи


      ученные


      Школота на Хабре?

      • –1
        СПАСИБО! Вы нам нужны! Нам нужны такие люди! Люди которые будут убирать улицы, носить тяжести, исправлять грамматические ошибки.
        Вы выполняете маленькую, незаметную, но чрезвычайно важную работу! И хотя история навряд ли запомнит вас, я всегда буду благодарен, тем кто чистил мне ботинки, перед важно встречей, и правил ошибки в поспешных постах. Серые, почти безликие люди, изо дня в день, выполняют свой недооцененный труд, абсолютно бесплатно, не получая за это даже благодарности. Сегодня я разорву сей порочный круг. СПАСИБО ВАМ!
        Пожалуйста, продолжайте и дальше, отслеживать и редактировать мои посты.
  • 0
    Между прочем есть еще 5d — это экономическая часть над 4д, тоесть изменяется что-то на лету, и тут же идет пересчет. К примеру изменили деталь у станка, получаем изменение в затратах материала, обслуживании станка, его производительнсти, износа самого оборудования и тд прям на лету.

    Учитвая текущую загрязненность этими терминами (очки 3д, фильмы 3д, зубная паста 3д) — я смирился с 4д — как действие над обьектом в реальном врмени, и 5д — учет события над 4д.
    • 0
      Не забудьте мышей, они прекрасны :-)

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.