Концепция 3D-печати намного старше, чем кажется многим из нас. Все началось примерно 25 лет назад с инициатив в области быстрого прототипирования. При этом следует признать, что активно развиваться технология 3D-печати стала лишь с повышением доступности интернета и развитием цифровой среды обмена информацией. В настоящее время 3D-печать можно назвать связующим звеном между цифровым и реальным миром. Эта и другие инновационные технологии позволяют создать то, чего мы прежде не могли даже представить.
Тем не менее, на данном этапе технология 3D-печати все еще характеризуется рядом недостатков, которые необходимо преодолеть в ближайшем будущем с использованием среди прочего и добровольных международных стандартов на основе консенсуса. Список таких недостатков выглядит следующим образом:
• Надежность. Частота выхода из строя 3D-принтеров очень высока. Если такое устройство используется непрерывно, риск отказа существенно возрастает. Во многих случаях при запуске 3D-принтера утром вечером может обнаружиться, что изделие не было успешно напечатано из-за сбоя в работе системы.
• Качество. Качество изделий, изготавливаемых с помощью 3D-принтеров, все еще является достаточно низким. Устройства в большинстве своем обладают относительно низким разрешением, что влечет за собой невозможность достижения высокого качества изготавливаемых детали и изделий.
• Скорость. 3D-принтеры работают слишком медленно. Если печать куба объемом 10 см3 занимает 1 час, то создание куба вдвое большего объема (20 см 3) потребует уже 8 часов. В случае повышения объема в четыре раза (до 40 см 3) продолжительность работы устройства составит 64 часа.
• Материалы. Большинство материалов, доступных на сегодняшний день, нуждаются в усовершенствовании.
При этом имеется огромное количество сегментов, на которые 3D-печать уже сейчас оказывает существенное влияние:
• Медицина. Возможность печати имплантатов из металлических пенообразных материалов, точно соответствующих физиологии конкретного человека, позволяет повысить их совместимость с организмом.
• Электроника. Первый 3D-принтер для электроники, получивший название Wire, был способен печатать компоненты электронных систем с помощью токопроводящих материалов. За последние годы технология шагнула далеко вперед, позволяя инженерам воплощать в реальность самые смелые проекты.
• Строительство. Элементы зданий и мостов, скульптуры и другие крупные объекты можно массово создавать по уникальным проектам с применением рассматриваемой технологии и промышленных роботов, используя в качестве исходных материалов среди прочего металлы и углеродное волокно.
• Одежда. 3D-печать позволяет создавать уникальную обувь и одежду с учетом физиологии конкретного человека.
• ДНК. Благодаря сочетанию технологий из сфер машиностроения, обработки изображений и 3D-печати можно создавать относительно длинные нити ДНК. Близится время, когда можно будет по электронной почте отправлять макеты ДНК для последующей печати.
МЭК устанавливает стандарты качества и безопасности 3D-принтеров
Одной из немногочисленных организаций, занимающихся разработкой добровольных международных стандартов на основе консенсуса на 3D-принтеры, выступает Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission; IEC; МЭК). Специалисты многочисленных ТК (технических комитетов) и ПК (подкомитетов) МЭК работают над созданием и усовершенствованием стандартов на электрические и электронные компоненты, устанавливаемые в 3D-принтеры.
В число таких частей и компонентов входят среди прочего следующие: переключатели и реле (ТК "Аппаратура распределения и управления", ТК 121 "Распределительные устройства, аппаратура управления и их составные части для низковольтных систем"), сервоприводы и шаговые двигатели, используемые для перемещения экструзивных головок или устройств лазерного спекания (ТК 2 "Вращающиеся механизмы"), а также источники питания ( ТК 96 "Трансформаторы, реактивные катушки, блоки питания и их комбинации").
Причем наиболее важными компонентами многих современных 3D-принтеров являются различные типы лазеров, используемые для спекания металлов и полимеров. Специалисты ТК 76 "Оптическая радиационная безопасность и лазерное оборудование" курируют международные инициативы по стандартизации лазерных установок, включая мощные лазеры, используемые в промышленных системах и исследовательских лабораториях. Их работа имеет огромное значение для индустрии 3D-печати.
ASTM International разрабатывает сборник руководящих принципов для индустрии 3D-печати
Работу в области стандартизации 3D-печати ведет и ASTM International. Недавно подкомитет F42.04 этой международной организации по стандартизации начал подготовку нового сборника руководящих принципов WK48549 "Спецификация на поддержку AMF-файлов в системах твердотельного моделирования: воксельная информация, конструктивные представления геометрии твердого тела и текстурирование твердого тела".
Ожидается, что внедрение нового документа приведет к повышению совместимости систем управления 3D-принтерами с системами проектирования промышленного класса на уровне форматов файлов. В конечном итоге это позволит напрямую направлять высококачественные трехмерные модели на печать с применением самых разнообразных 3D-принтеров без предварительной конвертации. В основу документа лягут предыдущие наработки подкомитета по созданию формат файлов AMF (Additive Manufacturing File).
По словам представителей ASTM International, многим владельцам как бытовых, так и промышленных 3D-принтеров необходимо периодически выполнять сложные преобразования данных, чтобы использовать текущую версию AMF-формата. Новая инициатива позволит внедрить в AMF-формат альтернативные методики представления данных вроде вокселей. Это упростит работу с 3D-принтерами и позволит добиться повышения качества конечных изделий. Ожидается, что публикация документа будет способствовать росту числа профессиональных сообществ, использующих 3D-печать для проектирования и создания продуктов.
Специалисты подкомитета F42.04 "Проектирование", который является частью технического комитета F42 "Технологии аддитивного производства" при ASTM International, предлагают всем заинтересованным сторонам принять участие в работе над документом ASTM WK48549.
