24 апреля в БГУ открылся Центр научного творчества студенческой молодежи «ФабЛаб». Теперь в пользование студентам поступил уникальный для Беларуси ресурс: лаборатория, оснащенная современным цифровым оборудованием, а именно, принтером 3D Cubex Trio. Благодаря вместительной камере данного устройства (275 мм х 265 мм х 240 мм) можно создать трехмерную модель любой сложности. Материалами для печати служат два вида пластика: ABS, без которого сегодня не обходится любое массовое производство, и биоразлагаемый PLA. Кроме непосредственного 3D-моделирования посредством ПО Cubify Invent в формате Cubex, студенты получили открытый доступ для скачивания уже готовых проектов с каталогов «ФабЛаб» по всему миру. В настоящий момент подобных лабораторий насчитывается более 270. Главной задачей данного ресурса является создание творческого комьюнити, где бы специалисты из разных стран могли обмениваться своим опытом, навыками, идеями и воплощали в жизнь самые смелые свои проекты.

На торжественной церемонии открытия присутствовали Михаил Журавков (первый проректор БГУ), Петр Лапо (директор Фундаментальной библиотеки вуза), Робин Соломон (атташе по культуре посольства США в РБ) и Патрик Коулгроув (директор научно-технической библиотеки им. Деламара Университета штата Невада).

В программе так же была запланирована лекция  г-на Коулгроува о чрезвычайной эффективности 3D-принтеров в практическом применении знаний. К сожалению, мы не можем воспроизвести ее в полном формате, поэтому ограничимся наиболее яркими моментами.

 

3D Cubex Trio

Принцип работы устройства

«Понимая принцип действия 3D-принтера, у вас расширяется сознание. Вы понимаете, что можете сделать абсолютно все. Модели, созданные таким путем, трансформируют обучение, ускоряя процесс усваивания знаний. Вполне возможно, что в скором времени каждая библиотека будет оборудована 3D-принтерами и соответствующим ПО, которые будут находиться в плотном симбиозе с любым информационным потоком.

Если упрощенно описать работу 3D-принтера, то ее будет уместно сравнить с работой лазерного принтера, который делает много копий, и эти листы бумаги накладываются друг на друга. Метафорически этот процесс можно представить как нанесение глазури на торт с помощью кондитерского мешка, когда вы покрываете его слой за слоем. То же самое происходит в 3D-печати.

3D Cubex Trio

Пластик, состоящий из нескольких химикатов (Акронитрил + Бутадиен + Стирол), нагревается в специальной камере до температуры в 250 С?, а потом попадает на движущуюся панель, которой задаются координаты для создания модели. Когда печатается один слой, платформа опускается на уровень ниже, и так происходит до тех пор, пока заданная модель не будет завершена. 3D-принтер в вашем университете оборудован тремя экструдерами, что позволяет ему печатать тремя цветами одновременно.  Это довольно простая технология, открывающая большие возможности.

Что касается продолжительности работы 3D-принтера, то многое здесь зависит от марки производителя и его назначения.  На 3D Cubex Trio, которым оборудован «ФабЛаб» БГУ, гарантия распространяется на 3 года, но работать он будет намного дольше. Это устройство  принадлежит к семейству профессионального оборудования, а значит, у него есть все шансы приносить пользу и спустя 20 лет. Срок службы любительских принтеров  гораздо меньше: от 3 до 5 лет. Но и не забывайте о возможности распечатать на 3D Cubex Trio собственный 3D-принтер, как это сделал один из моих студентов!»

 

Патрик Коугроув

Цена вопроса

«Изготовление одной модели зависит от ее сложности и может занимать от 4 до 40 часов. Только за первый год работы в нашей библиотеке 3D-принтера, мы распечатали порядка 1700 копий. А так как мы не можем зарабатывать на студентах, то первые 6 месяцев делали эти модели бесплатно. Теперь мы имеем четкое представление о том, сколько стоит см? пластика, чтобы студенты оплачивали этот расходный материал. Это делается исключительно для того, чтобы наша библиотека продолжала оказывать услуги по 3D-печати. В пересчете на ваши деньги, могу сказать, что небольшая модель будет стоить около 20-30- тыс. бел. руб., модель побольше – 50-100 тыс. бел. руб.

Интересно, что такие приборы впервые появились около 30 лет назад, когда в библиотеках еще не всегда можно было увидеть стационарный компьютер. Но лишь 3 года назад истек срок патента на них. Раньше цена 3D-принтера достигала 0,5 млн. $. Теперь же они стоят не больше 20-30 тыс. $. То же самое произошло и с 3D-принтерами, печатающими модели из металла. Так что цена на них упадет в разы, и довольно скоро».

 

Модель ДНК

Сфера интересов

«Я уже говорил, что 3D-печать неразрывно связана с обучением. Я думаю, что вы все согласитесь с тем фактом, что в процессе усваивания информации лежит фундаментальное отличие, когда мы видим объект изучения и можем его потрогать, нежели мы представляем его в своем воображении.

Наглядный пример из химии: знаете ли вы разницу между карбогидратом и целлюлозой? Карбогидрат – это вещество с яркой выраженным сладким вкусом, по виду напоминает крахмал. А вкусной целлюлозы в природе быть не может. Но с химической точки зрения у них почти идентичная формула. Лишь одна из межатомных связей направлена в другую сторону. На объяснение этого момента у многих преподавателей уходит целая пара, в то время как 3D-модель существенно экономит время.

В процентном соотношении специалистов, которые используют 3D-моделирование, самыми активными, порядка 48%, стали инженеры-механики. Около 11% составляют студенты факультетов искусств, столько же относится к бизнесу.

Диаграмма специалистов, использующих 3D-модели

Подобная технология прекрасно влияет на объединение специалистов различных профессий для совместной работы. Это происходит все чаще, и мы имеем впечатляющие результаты. Таким образом, библиотеке отведена роль Швейцарии в студенческом городке. Это единственное место, где студент-инженер может работать в команде с будущим искусствоведом или студентом-экономистом и не поссориться. Вместо этого они создают творческие проекты.

К примеру, я физик. И если я буду общаться только со своими непосредственными коллегами, то не смогу полноценно развиваться и двигаться вперед. А если я объединю свои усилия со специалистами из других областей, то это может вылиться во что-то интересное. Именно библиотеки в студенческих городках становятся двигателями прогресса и колыбелью инноваций.

Один профессор химии из нашего университета, который и предложил приобрести 3D-принтер, потратил три года исследований на изучение вещества, пытаясь воздействовать на него определенным образом. Но оно не поддавалось воздействию. Профессор не мог понять, почему, пока не распечатал 3D-модель, и не увидел, что нужно делать. Данная модель, как он потом признался, сэкономила около 5 лет его научной работы.

Еще один из наших преподавателей разработал программу 3D-моделирования, в которой возможно использование принципов прикладной математики. Он распространил ее среди наших студентов, а так же внедрил в ряд общеобразовательных школ, где ученики и учителя могут использовать ее бесплатно».

 

Модель подземной геодезической карты месторождения меди

 

Пластиковый двигатель и тайна 1698 историй успеха

 «Подобные технологии меняют подход не только к обучению, но и к бизнесу. Так один из наших студентов распечатал элегантную модель чашечки для эспрессо, имитирующую ракету. Когда я ее увидел, то подумал: какая замечательная штука, я бы хотел иметь одну из них. Но, к сожалению, в работе 3D-принтера нашей библиотеки мы не можем использовать керамический наполнитель. Зато автор этой чашечки сделал заказ небольшой пробной партии своего продукта, а затем продал права на ее производство крупной компании. А ведь все, что было нужно этому парню, чтобы реализовать свой проект, это готовая идея и ее небольшая наглядная модель! Так что если ваши студенты смогут заработать на этом, пусть не забывают о родной библиотеке, ресурсами которой они когда-то пользовались…

Еще один наш студент подрабатывал в пейнтбольном клубе. В его обязанности входила так же уборка поля после игры, где он находил большое количество неразорвавшихся шариков. Чтобы использовать их повторно, шарики нужно было отмыть от краски, но делать это было слишком долго и затруднительно, и никто этим не занимался. Поскольку большая часть средств пейнтбольных клубов добывается с продажи таких вот шариков, молодой человек придумал специальную форму, в которой их можно было бы мыть, а затем продавать заново. Запатентовав свою идею, он успешно предлагает ее пейнтбольным клубам по всей стране.

В моем арсенале еще 1698 подобных историй успеха

Кроме серьезных проектов, наши студенты не прочь и повеселиться, печатая разные забавные штуки: миниатюрные шахматные доски для путешествий, ящики-головоломки, даже чехлы для iPhone в футуристическом дизайне!

Одними из моделей, напечатанных мною, были детали двигателя внутреннего сгорания. Когда я соединил все эти часто, они вращались безукоризненно. Оставалось лишь капнуть немного бензина, чтобы двигатель заработал».

 

Пресловутая чашечка для эспрессо

Взгляд в будущее

«В настоящий момент 3D-принтеры меняют технологию массового производства. Если разобрать мобильный телефон, мы увидим, что многие его детали напечатаны на подобном устройстве.

Производство, как таковое, все больше персонифицируется. Если я захочу создать некий арт-объект, единственный в своем роде, то мне не потребуется развертывать ради этого линию станков. При помощи 3D-моделирования я могу создать нужную модель, заказать любой материал, в котором она будет выполнена, будь то пластик, металл, керамика или что-то другое. Чтобы напечатать эту модель, мне не обязательно иметь собственный 3D-принтер, достаточно обратиться туда, где он есть, а результат получить почтовой посылкой.

И эти возможности если не безграничны, то весьма широки. Уже идут разговоры о том, чтобы искусственно вырастить человеческое сердце, которое будет на 100% совместимо с организмом человека, что нуждается в пересадке. Для этого все еще необходимо донорское сердце, которое «очищается» с помощью лазера от клеток «хозяина» до гендерной (базовой) структуры. Деление стволовых клеток корректируется путем 3D-моделирования до необходимой формы и размера. В итоге, через несколько лет мы получаем идентичную и абсолютную здоровую копию любого органа…

Сегодня мир предлагает гораздо больше возможностей, чем когда-либо. Поэтому я не могу точно сказать, каким будет будущее, но солидарен с писателем Артуром Кларком, утверждавшим, что оно будет фантастичным».

Г-н Коулгроув пожелал всем читателям KV вдохновения для создания своих собственных проектов и понадеялся, что вскоре увидит их в каталоге «ФабЛаб». А для тех, кто боится возможных ошибок, он привел в качестве аргумента бессмертную фразу Томаса Эдисона: «Я никогда не ошибался на своем пути. Зато теперь я знаю тысячу способов, как не надо делать электрическую лампочку!»

Максим Козлов

фото автора