Трехмерный принтер
В здании бывшей пивоварни в Бруклине трое веселых парней с гарвардскими дипломами — Бри Петтис, Зак Смит и Эд Майерс — собирают первый в мире бюджетный настольный трехмерный принтер MakerBot. Это аппарат размером с телевизор с подвижной экструзионной головкой и почти таким же соплом, как у обычного струйного принтера. Только вместо чернил он заряжен цветным шнуром из ABS-пластика, который в расплавленном состоянии слой за слоем формирует трехмерные объекты размером с чайную чашку. Если заменить стандартную головку специальным блоком с фрезой, принтер легко превращается в фасонно-фрезерный микростанок с ЧПУ. Такой MakerBot способен с промышленной точностью вырезать деталь любой формы из пластикового блока.
Для того чтобы пользоваться принтером, не надо быть квалифицированным станочником и знатоком специальных конструкторских программ — достаточно знать компьютер на уровне уверенного пользователя. Всего пять лет назад подобный аппарат стоил $125 000 и был доступен лишь крупным компаниям. Сейчас средняя цена промышленных 3D-принтеров упала до нескольких тысяч. Бри Петтис продает MakerBot за $900 всем желающим, но уверен, что вскоре сможет снизить его стоимость вдвое.
Биты в атомы
Первые трехмерные принтеры, или стереолитографические машины, были созданы еще в середине 1980-х американским инженером Чаком Халлом, автором более 60 патентов в области макетирования и ионной оптики. Он же разработал для них софт и особый формат файла STL. Машина Хала буквально рисовала детали направленным ультрафиолетовым лучом в ванне с жидким фотополимером. В 1986 году Халл основал компанию 3D Systems, совершив революцию в промышленном прототипировании. Аппарат Петтиса, Смита и Майерса работает на тех же самых принципах, только он проще и универсальнее.
MakerBot CupCake CNC поставляется в виде конструктора, который можно собрать за выходные и сразу же запустить в действие. Основные его элементы — система 3D-позиционирования, рабочая головка и управляющая электроника. Рабочая платформа принтера подвижна в горизонтальной плоскости, а рабочая головка — в вертикальной. Для покупателей, не владеющих навыками трехмерного моделирования, отличным подспорьем станет проект студентов Кембриджского университета ProFORMA — онлайн-сканирование объектов при помощи обычной веб-камеры. Полученный файл можно отредактировать в бесплатной графической программе Google SketchUp и загрузить на 3D принтер через бесплатное же приложение ReplicatorG. ReplicatorG легко переваривает виртуальные биты любых CAD-файлов в реальные атомы.
Скоро у MakerBot появится собственный 3D-сканер. С его помощью можно будет за считанные минуты оцифровать любой предмет, помещающийся в рабочую зону принтера. Список материалов для объемной печати пополнится скульптурной глиной, жидким фотополимером PLA, при отвердевании издающим аромат подсолнечного масла, а также кремний-полимерными смесями. Более мощная фрезерная головка позволит обрабатывать камень, сталь, бронзу и ювелирные металлы. Первое поколение MakerBot способно воспроизвести примерно четверть собственных деталей. На следующем этапе эволюции эта цифра вырастет как минимум вдвое. Но саморепликация для Петтиса и его команды не самоцель. Машина должна производить реальные товары.
По секрету всему свету
MakerBot — это не тайная лаборатория с засекреченным ноу-хау. Это сетевой краудсорсинговый проект (от слов crowd — толпа, source — источник), в работе которого принимают участие тысячи людей со всего мира. Коллективный разум виртуального сообщества позволил создать CupCake CNC всего за четыре месяца. Другой ресурс — Thingiverse — был создан Петтисом специально для свободного обмена идеями и готовыми CAD-файлами. Продукт постоянно совершенствуется самими покупателями, а вся информация об этом размещается на форуме Thingiverse.
«Thingiverse — это телепортация мыслей! Первое, что я делаю, когда просыпаюсь, — захожу на Thingiverse узнать, не появилось ли там чего-то новенького. И каждый день он меня удивляет», — говорит Бри Петтис. «Я уверен, что через пару лет трехмерные принтеры будут стоять на столах у миллионов людей. Помните — когда были сделаны первые компьютеры, скептики вещали, что во всем мире для них найдется не более сотни покупателей. То же самое случится и с MakerBot, только для этого не придется ждать 20 лет. Персональное цифровое производство — вот новая идея века».
CupCake CNC приобрели уже более 600 клиентов. Это инженеры, архитекторы, художники, коллекционеры древностей, ювелиры и просто умные люди, уставшие ждать чудес от других. Мечта Петтиса и его друзей — универсальная цифровая микрофабрика, которая позволит каждому у себя в гараже производить товары высочайшего качества — от запчастей для автомобилей и ювелирных украшений до зубных и суставных протезов. MakerBot Industries — не единственная компания, работающая над доступными цифровыми инструментами. Калифорнийский дизайнер Патрик Худ Дэниел продает всем желающим целый выводок станков с ЧПУ по цене от $1500 до 3000. Аналогичное оборудование делают еще несколько команд, и их количество постоянно растет.
Завод напрокат
Настольная фабрика — это здорово. Ну а что делать тем, чьи идеи помасштабнее? Смастерить мебельный гарнитур для собственного дома, катер или автомобильное шасси на MakerBot не получится. Заказать в Китае? Телушка- полушка, да рубль перевоз. Решение этой проблемы предлагает американская компания ShopBot.
Специализация ShopBot — доступный универсальный цифровой инструмент для производства габаритных деталей. Высокоскоростные станки ShopBot — находка для предпринимателей, производящих товары малыми сериями. Эти компьютеризированные машины с аптекарской точностью режут, сверлят, фрезеруют и полируют практически любые материалы. Вместе с самой машиной покупатель получает пакет софта ShopBot PartWorks Suite CAD/CAM, на котором можно быстро разработать требуемую деталь, рассчитать оптимальные размеры заготовки и создать программу обработки. Любой желающий может пройти онлайн-курсы по изучению возможностей цифрового инструмента, а также заказать индивидуальную оснастку для него.
ShopBot отгрузила клиентам уже более 5000 своих станков, и спрос на них растет лавинообразно. Цена на базовую версию фасонно-фрезерной машины PRSstandardCNC с рабочей зоной 1,2х1,2х0,5 м составляет $ 7000. Кроме того, компания предлагает несколько продвинутых аппаратов серии PRSalpha с гораздо большими возможностями. Впрочем, и цена на них многим «слесарям-одиночкам с мотором» кажется несъедобной. Купить подержанный, но вполне надежный металлообрабатывающий станок с ЧПУ можно и за пару тысяч, но зачем он нужен, если пользоваться им придется всего лишь несколько раз в году?
Специально для таких клиентов ShopBot и ее партнер Ponoko придумали оригинальный проект, стремительно набирающий популярность. Это сеть публичных мастерских 100kGarages. На территории США их уже более двух десятков. Просторные пустующие промышленные здания и ангары, которых полно в Америке, 100kGarages комплектует самым современным станочным парком от ShopBot. Любой желающий может купить себе месячный или годовой абонемент и пользоваться цифровым инструментом по своему усмотрению. Здесь же проводятся мастер-классы как для новичков, так и для профи. Такую мастерскую можно использовать как собственную фабрику и производить продукцию серийно, что многие и делают: основные пользователи станочного парка 100kGarages — небольшие компании. Скоро в проект должны войти еще несколько производителей цифрового промышленного оборудования и список услуг 100kGarages будет серьезно расширен.
Еще более универсален другой подобный проект — TechShop Джима Ньютона. Список операций, доступных в TechShop, не уместится и на десятке машинописных листов. Кроме цифрового инструмента и машин для прототипирования там можно найти профессиональное оборудование для абразивной обработки материалов, сварки, литья, штамповки, окраски, порошкового напыления, химической и термической обработки
Авиация из народа
Профессор Массачусетского технологического института Эрик фон Хиппель считает, что ближайшее десятилетие станет временем колоссальных тектонических сдвигов во всей мировой экономике. Хватит ли миллионам персональных производителей места под рыночным солнцем? Пока что на этом пляже всего несколько тысяч загорающих, а рыночных ниш, где могут они пригодиться, — не счесть. Причем это могут быть совсем неожиданные и даже курьезные проекты.
Например, Дэйв Чепмэн, основатель компании BrickArms, заполняет провалы в модельной линейке знаменитого производителя конструкторов Lego. Вместе с сыновьями он организовал производство и международные поставки разнообразного пластикового вооружения, совместимого с Lego-человечками. Настоящие конструкторы Lego разрабатывают в секретной лаборатории в Билунде, затем делают тестовые образцы, и, если дизайнеры получают одобрение маркетологов, их запускают в производство. В BrickArms все иначе. Сначала Чепмэн создает виртуальный комплект в программе SolidWorks3D. Далее полученный файл превращается в алюминиевую литьевую форму на настольном станочке с ЧПУ Taig 2018 ценой менее тысячи долларов. Несколько часов отнимает отливка пластикового прототипа на ручном экструдере. То, что получилось в итоге, выставляется на сайте компании. Если товар покупают, Дэйв заказывает необходимое количество комплектов на такой же микрофабрике в Сиэтле. Продукция мастерской BrickArms расходится по миру тысячами экземпляров. Сегодня у Чепмэна есть свои дилеры в Британии, Австралии, Швеции, Канаде и Германии. Хобби стало отнимать у него столько времени, что в 2008 году Дэйву пришлось уволиться с работы.
Пластиковые детали для конструктора — не самый технологичный по нынешним меркам товар. А по зубам ли гаражным Кулибиным хайтек? Крис Андерсон и Джорди Муньос решили бросить вызов Lockheed Martin и Boeing, разработав собственный дешевый автопилот для беспилотных летательных аппаратов. Для начала Андерсон и Муньос запустили сайт DIY Drones («Самодельные беспилотники») для коллективного обсуждения характеристик будущего прибора. Анализ рыночных предложений показал, что имеющиеся автопилоты очень сложны в использовании, а их реальная цена не превышает $300 с учетом хорошей прибыли. В течение нескольких недель друзья разрабатывали электронный блок управления, сидя с паяльниками в гараже. Если схема казалась им удачной, в программе CadSoft Eagle они создавали виртуальный прототип и заказывали на ближайшей фабрике печатную плату. Так, этап за этапом, при помощи коллективного интеллектуального штурма они сделали то что нужно — кустарный автопилот работал как часы.
Андерсон и Муньос разместили мелкосерийный заказ на фабрике. Небольшая компания SparkFun взялась не только за монтаж электроники, но и за организацию доставки готовых комплектов покупателям. Друзья же сконцентрировались на дальнейшем совершенствовании продукта и разработке новых. В первый год компания показала оборот в $250 000, а сегодня это уже миллионный бизнес.
По мнению Андерсона, перспектива развития персонального производства в области хайтека выглядит очень оптимистично. Интернет делает информацию практически бесплатной, а доступность цифрового инструмента позволяет каждому производить конкурентоспособную продукцию. Краудсорсинг ломает представления об интеллектуальной собственности и лицензионных отчислениях — любую технологию можно удешевить на порядок, если создать ее аналог с открытым кодом. В итоге тысячи людей становятся производителями, а миллионы покупателей получают дешевый и качественный товар.