Пластик и шоколад: тестируем первый белорусский 3D-принтер

 
329
18 января 2016 в 8:00
Автор: Ян Альшевский. Фото: Максим Тарналицкий

Так сложилось, что белорусским разработчикам, инженерам и тем остальным немногим, кто прилагает усилия для того, чтобы реализовать нечто новое и полезное, приходится бороться не только за средства и ресурсы, но и отбивать атаки соотечественников. Так сложилось, что редкие начинания встречают волны критики и попытки вывести их авторов «на чистую воду».

Вряд ли хоть одна страна сможет создать нечто новое с нуля за короткое время: необходимы идея, технологии, комплектующие и рабочие руки. Часто составные элементы могут приходить из разных государств, и при существующей глобализации это считается абсолютно нормальным феноменом: надпись «Swiss Made» уже исчезает даже со швейцарских часов.

* * *

Весной 2015 года сообщалось о работе над дешевым белорусским 3D-принтером, который должен составить конкуренцию импортным образцам и по некоторым параметрам превзойти их. Мы встретились со студентами и преподавателями Белорусского национального технического университета (БНТУ), которые занимаются созданием такого устройства: ныне существует несколько функционирующих прототипов, один из них Onliner.by рассмотрел поближе.

Нашим провожатым выступил Александр Тозик, студент 4-го курса факультета информационных технологий и робототехники БНТУ. Он рассказал о том, что у белорусского 3D-принтера внутри, чем он лучше остальных и какие перспективы его ждут. Также собеседником Onliner.by стал Василий Артющик, директор предприятия «Новые оптоэлектронные технологии».

Место, где идет тестирование и работа над устройством, напоминает помещение из фильмов о помешанных на своей работе изобретателях: вокруг какие-то непонятные человеку с улицы девайсы, металлические штуковины и механизмы неясного предназначения, на полках — запчасти, на столах — документы, компьютеры и, собственно, те самые прототипы.

Что нас интересовало в первую очередь, так это то, насколько они белорусские. Всех компонентов даже при большом желании в нашей стране найти не вышло бы. Ну и волновал вопрос — зачем нужны отечественные 3D-принтеры и в чем их отличие от аналогов.

— Многие страны выпускают 3D-принтеры, в том числе Россия и Казахстан, но в основной массе они бескорпусные и не имеют собственной системы вентиляции. Наше устройство получило закрытый ударопрочный корпус, а также фильтрующую систему с вытяжкой: все это позволит в будущем сертифицировать продукт и получить разрешение для производства и его продаж, — пояснил Александр Тозик.

— Мы собрали его буквально вчера, он даже не настроен до конца, но уже может похвастаться своей точностью. Это и есть один из плюсов жесткой конструкции, выполненной в нашем случае из миллиметровой стали. Погрешность составляет 0,01—0,02 мм, но мы планируем уменьшить толщину слоя и еще больше сократить ее, — добавил студент.

Чтобы стало понятно, о чем идет речь, нам продемонстрировали бескорпусный принтер: он выглядит как игрушечный и при работе начинает немного «раскачиваться». Становится очевидным необходимость крепкой основы, если для печати требуется высокая точность.

— Корпус используется только ради точности?

— Корпус необходим, среди прочего, для обеспечения жесткости конструкции — устойчивость принтера являлась одной из наших целей при проектировании. К тому же это позволяет защитить пользователя от вредных испарений и газов, которые выделяются в процессе печати: вытяжное устройство с фильтром решает эту проблему, — вступил в разговор Василий Артющик.

И все-таки насколько это белорусский принтер? Дать ответ на этот, казалось бы, простой вопрос оказалось сложно. Дело в том, что в Беларуси не так много предприятий и производств, способных предоставить все необходимые компоненты. Но некоторые запчасти найти все же можно.

— Некоторые части есть. «Планар», например, выпускает шаговые двигатели. Правда, нужен другой типоразмер, под наш тип конструкции они не подходят, — рассказывает Василий Сергеевич. — Однако если их озадачить, думаю, никакой проблемы не возникнет. Мы заинтересованы в местном производстве, так как это приведет к снижению себестоимости принтера.

Сейчас же основная часть комплектующих закупается в Китае, что-то можно распечатать на самом принтере. Касаемо происхождения запчастей свой комментарий дал Александр.

— Здесь нет шарико-винтовых пар, которые стоят достаточно дорого. Мы используем обычные шаговые двигатели, купленные в Китае. Китайцы что-то плохо делают? Нет. Если появится заказчик, который захочет более высокой точности, можно использовать более дорогие шарико-винтовые пары. Но сам принтер сделан в Беларуси, все собиралось здесь.

— Если сломается какая-либо деталь, что вы будете делать? Принтер иностранного производства отправят по гарантии производителю, что выльется как минимум в повышенные временные затраты. Мы же сможем обеспечить сервис на месте.

Кроме того, по словам разработчиков, принтер будет сертифицирован и декларирован, что подразумевает дополнительные гарантии.

— Расходные материалы универсальные?

— Да, универсальные — это обыкновенный АБС-пластик, который поставляется на катушках с намотанной на них нитью. Она может быть разного цвета и диаметра. Эта термопластическая смола является нетоксичной (при нормальных условиях) и стойкой к различным активным веществам. К тому же она считается наиболее удобным материалом для применения в 3D-печати.

— Имеется пластик на любой вкус и цвет, в том числе фотополимеры, которые ночью светятся. Нить подбирается в зависимости от печатаемого объекта. Кроме того, мы можем изменять диаметр сопла экструдера. Стоимость одного грамма напечатанного пластика на рынке — от 1,2 доллара в зависимости от того, какой массы получается деталь. Цена, к слову, может уменьшаться.

Более того, в программе по изготовлению АБС-пластика также участвует Институт химии новых материалов Национальной академии наук, что открывает дополнительные перспективы.

— Что можно печатать на принтере?

— Акцент делается на так называемых формах для выплавляемых моделей, — рассказывает Александр. — Далеко не каждую распечатанную деталь можно установить, например, в автомобиль, но зато есть возможность упростить создание формы для нее. При 3D-печати создание модели упрощается, ускоряется и часто удешевляется. Причем речь идет не только о каких-то простых «болванках», но и об изящных или сложных предметах с полостями, которые нельзя создать с помощью фрезеровки или иными традиционными способами. Либо это будет очень дорого. С помощью аддитивного прототипирования (так называется 3D-печать на научном языке) можно создать практически любую деталь.

— Одна из основных целей — прототипирование, построение моделей для конструкторских бюро, — добавляет Василий Сергеевич. — Модель можно быстро создать, повертеть ее в руках, оценить, заметить ошибки. Второе — изготовление оснастки, то есть отдельных компонентов или «запчастей», когда речь идет о мелкосерийном или единичном производстве. Архитектурные бюро могут использовать 3D-принтер для создания моделей зданий, сооружений, малых архитектурных форм.

Одновременно нам показывают подшипник, напечатанный одной деталью (вместе с перемещающимися внутри шариками), и коленный сустав, вернее его модель.

— Еще одно из направлений — печать для медицинских нужд, мы прорабатываем этот вопрос. Мы не говорим о печатании органов — это отдаленная перспектива, но некоторые части скелета производить возможно, — отметил руководитель проекта.

Но и этими направлениями применение 3D-принтеров не ограничивается. В планах стартапа — сотрудничать с моделистами, которые занимаются созданием миниатюрной военной техники.

— К нашему принтеру уже проявила интерес компания Wargaming. Танки, кстати, можно будет печатать как полностью, так и отдельными элементами.

— Как долго идет печать?

— Учитываются условия заполняемости детали, вид нанесения слоев. Простая пластинка с надписью — минут 10, сложный элемент — коленный сустав — около полутора часов. Некоторые детали традиционными способами можно изготавливать неделю: точить их, фрезеровать… Принтер справится за час.

— Сложно ли управляться с устройством?

— Сейчас принтер подключен к компьютеру, с которого и ведется печать: модели можно загрузить из интернета — существуют специализированные ресурсы с готовыми исходниками. Белорусский принтер будет ориентирован на людей, которые не обладают обширными техническими знаниями: в БНТУ хотят, чтобы с ним мог справляться обыкновенный школьник.

В принтере появится USB-разъем, через который можно будет «скормить» готовую модель. А установленная тач-панель позволит оперировать основными настройками и регулировками — печать будет возможна без участия компьютера. То есть это будут почти вендинговые автоматы для 3D-печати.

Помимо «классического» 3D-принтера, в БНТУ разрабатываются и другие типы устройств — пищевое и строительное. В середине декабря прошла презентация пищевого принтера, в который вместо экструдера устанавливается специальный шприц с подогревающим элементом.

В качестве материала в нем используется шоколад, которого в лаборатории оказалась целая коробка размером примерно с обувную (проводить эксперименты на чем-то же надо). Она была заполнена крупными кусками этого сладкого продукта. Буквально сразу возник вопрос — не исчезает ли он постепенно самым таинственным образом по ночам, когда рядом никого нет? Оказалось, что тайных сладкоежек с поличным поймано не было. Поставщиком же шоколада является одна из белорусских кондитерских фабрик.

Специальный шприц устанавливается в привод, его можно на лету сменить после того, как емкость опустеет. Также предусмотрена конструкция с батареей шприцев с разными наполнителями. Так можно печатать конфеты, декорировать кондитерские изделия шоколадом и, в перспективе, сливками, кремами и глазурью. Рабочая температура — 37 градусов, что делает систему безопасной. Конструкция пищевого робота будет отличаться от той, которая применяется в обыкновенном 3D-принтере.

— Пиццу готовую он сможет распечатать?

— Пока нет, — засмеялся Александр.

Есть перспективы и у строительного принтера.

— Мы продвигаем совместный проект с Национальной академией наук и НПО «Центр» — создание строительного принтера. Разработка специализированных материалов для него ведется кафедрой БНТУ. Манипулятор, к которому подается бетон, сможет печатать детали размером 1×1×1 метр и, передвигаясь, возводить целые конструкции. Это та же аддитивная технология, что и в 3D-принтере. В Китае она применяется на протяжении нескольких лет. Основное отличие существующих машин — их, как правило, невозможно транспортировать. Наш проект подразумевает мобильность и невысокую стоимость, — объяснил Василий Сергеевич.

Как мы знаем, ни один значимый проект не может быть реализован на одном лишь энтузиазме. По словам руководителя, белорусский 3D-принтер создается за собственные средства и реализуется на базе университета.

— Мы являемся резидентами Технопарка БНТУ, в проект привлекаем своих сотрудников, студентов. Работаем за счет собственных средств и планируем сотрудничать с Белорусским инновационным фондом: он выделяет деньги, которые мы тратим на развитие и затем возвращаем. Я не исключаю появления крупного заказчика — это перспективное и развивающееся направление. Сейчас мы догоняем Россию и Украину, которые в этом плане ушли вперед. К концу 2016 года планируем выйти на серийный выпуск 50 принтеров в месяц. Тогда можно будет выходить на рынки России, Украины, Казахстана, но не исключено и то, что мы пойдем дальше.

В будущем белорусские ученые намерены удешевить конструкцию, постепенно сам принтер будет модернизироваться, на смену используемым придут более совершенные компоненты.

* * *

Разработчики 3D-принтера смотрят в будущее с оптимизмом, которого так не хватает белорусским изобретателям. Они видят свое детище в школах и других учебных заведениях и намерены уже в первом квартале 2016 года оснастить им Институт повышения квалификации и переподготовки педработников.

— В Китае, например, есть специализированные классы и дети с малого возраста осваивают технику, — отметил Василий Артющик. По его словам, в получении принтеров заинтересованы представители детских кружков, творческих центров (по крайней мере, на словах). Есть энтузиасты, которые сами собирают бескорпусные аппараты из китайских комплектующих — печатают молдинги, кузовные элементы.

— Это и есть первый готовый белорусский 3D-принтер. Мы работаем в сотрудничестве с другими белорусскими предприятиями, у которых есть подобные устройства, однако работоспособное имеется пока только у нас. Другие находятся на этапе наладки и отладки, — добавил руководитель проекта.

Продажная цена белорусского 3D-принтера составит 800 долларов в эквиваленте. Озвученная стоимость касается существующего аппарата. Серийный выпуск позволит снижать цену, в том числе за счет комплектующих белорусского производства. Что ж, можно только пожелать удачи.

Читайте также:

Перепечатка текста и фотографий Onliner.by запрещена без разрешения редакции. nak@onliner.by

Автор: Ян Альшевский. Фото: Максим Тарналицкий
ОБСУЖДЕНИЕ