3D-печать существует уже десятилетия. Большую часть этого времени она была инструментом для прототипирования. Инженеры использовали ее, чтобы проверить, правильно ли выглядит дизайн, прежде чем тратить деньги на оснастку. Это изменилось.

Большинство отраслей используют 3D-печать для очевидных вещей. Быстрое прототипирование, более дешевая оснастка, запасные части. Это полезно. Но компании, находящиеся на переднем крае, делают нечто иное. Они используют эту технологию для создания продуктов и систем, которые было бы трудно или даже невозможно изготовить с помощью традиционных методов.

Вот как некоторые из самых передовых компаний мира фактически используют ее.

SpaceX и NASA: 3D-печать базы на Марсе

SpaceX строит ракеты быстрее, чем любая другая компания в истории. 3D-печать играет в этом большую роль. Компания использовала аддитивное производство для изготовления деталей ракетных двигателей, включая напечатанные на 3D-принтере камеры двигателя SuperDraco и другие критически важные компоненты двигателей для космических аппаратов. Деталь ракетного двигателя, напечатанная как единое целое, может иметь внутренние каналы охлаждения, которые невозможно обработать из цельного блока. Традиционное производство потребовало бы сборки десятков отдельных компонентов. Печать сводит это к одной детали, изготовленной быстрее и с меньшим количеством ошибок при сборке.

Falcon 9 находится в вертикальном положении на стартовой площадке 4E в Калифорнии перед миссией Twilight rideshare на околоземную орбиту. Изображение предоставлено SpaceX.

SpaceX не может отправлять строительные материалы на другую планету. Стоимость делает это невозможным. Поэтому план состоит в том, чтобы печатать необходимое, используя все, что уже есть на поверхности. В архитектуре марсианской колонии SpaceX технологии 3D-печати, использующие местные марсианские материалы для производства запасных частей, инструментов и инфраструктуры, описываются как основная часть повседневной жизни на поверхности. Марсианская база, зависящая от Земли для запасных частей, не выживет. Все, что сломается, должно быть перепечатано на месте.

NASA тестирует это на земле. В 2021 году строительная компания ICON построила симулированный марсианский жилой модуль площадью 1700 квадратных футов под названием Mars Dune Alpha в Космическом центре Джонсона NASA, используя крупномасштабную роботизированную 3D-печать с использованием материалов на основе реголита. Экипажи из четырех человек проводят в нем годичные симулированные марсианские миссии, а дальнейшие миссии запланированы до 2026 года.

Atlas от Boston Dynamics

Создание человекоподобного робота сложнее, чем кажется. Задача не просто в том, чтобы сделать что-то, что стоит прямо. Задача в том, чтобы сделать что-то, что может поднимать, скручиваться, тянуться и восстанавливаться от неожиданных сил тысячи раз в день, не ломаясь.

Boston Dynamics работает над этой проблемой более 30 лет. Их робот Atlas, теперь полностью электрический, является одним из самых способных человекоподобных роботов, используемых в коммерческих целях сегодня. Он имеет высоту 1,9 метра, 50 степеней свободы и может вращать суставы на 360 градусов, двигаясь так, как человек физически не может.

Более десяти лет назад основатель Boston Dynamics Марк Рэйберт объяснил в интервью IEEE Spectrum, как 3D-печать позволила инженерам создавать ноги Atlas со встроенными приводами и гидравлическими линиями вместо сборки десятков отдельных частей.

«Мы использовали 3D-печать для создания ног, поэтому приводы и гидравлические линии встроены в конструкцию, а не сделаны из отдельных компонентов», — сказал он.

«Мы использовали 3D-печать для создания ног, поэтому приводы и гидравлические линии встроены в конструкцию, а не сделаны из отдельных компонентов», — сказал он.

Хотя это замечание относилось к более раннему поколению Atlas, оно иллюстрирует более широкую философию дизайна. По мере того как человекоподобные роботы становились более способными и механически сложными, потребность в легких, интегрированных конструкциях только возрастала. Аддитивное производство по-прежнему хорошо подходит для решения таких инженерных задач.

Робот Atlas. Изображение предоставлено Boston Dynamics.

Одна напечатанная нога заменяет то, что в противном случае потребовало бы десятков скрепленных болтами компонентов. Результат — более легкая конструкция с меньшим количеством этапов сборки и меньшим количеством потенциальных точек отказа. Текущий Atlas использует стратегическое сочетание напечатанных на 3D-принтере титановых и алюминиевых компонентов для максимизации соотношения прочности к весу.

Может ли 3D-печать создать действительно человекоподобного робота? Со структурной точки зрения, да. Она позволяет создавать сложные внутренние геометрии и легкие формы, которые не может обеспечить традиционная обработка. Что она не может воспроизвести, так это мягкую кожу, естественные мышцы или биологические ткани. Самые человекоподобные роботы сегодня сочетают 3D-печатные каркасы с силиконовыми поверхностями. Для структурных компонентов под ними часто используется прецизионная ЧПУ-обработка для отделки критических поверхностей, которые 3D-печать сама по себе не может достичь.

От Метавселенной до AR-оборудования

Ставка Марка Цукерберга на метавселенную хорошо известна. Менее обсуждается, насколько она изменилась. В 2026 году Meta прекратила поддержку VR-версии Horizon Worlds на гарнитурах Quest, сделав ее приложением только для мобильных устройств, и перенаправила ресурсы на аппаратное обеспечение ИИ и AR. Видение виртуального мира отложено. Гонка за аппаратным обеспечением — нет.

Orion, ранее известный под кодовым названием Project Nazare. Изображение предоставлено Meta.

SpaceX, Boston Dynamics и Meta работают в очень разных отраслях. Тем не менее, они сталкиваются с общей проблемой: разработка все более сложных продуктов при одновременном сокращении времени разработки и производственных ограничений.

Эта технология не заменяет каждый традиционный производственный процесс. Вместо этого она стала незаменимым инструментом везде, где сложность, индивидуализация и скорость обеспечивают конкурентное преимущество. Именно поэтому она продолжает играть растущую роль в некоторых из самых амбициозных инженерных проектов в мире.

Об авторе

Гэвин Лео. Изображение предоставлено Aria Manufacturing.

Гэвин Лео — опытный инженер-технолог с практическим опытом в области 3D-печати и проектирования прецизионных деталей. Он работает в Aria Manufacturing, китайском производителе прецизионных изделий, основанном в 2010 году, который специализируется на заказном литье под давлением, изготовлении пресс-форм, ЧПУ-обработке, 3D-печати и услугах по обработке листового металла, производя более 1 миллиона деталей для более чем 300 глобальных клиентов.