3D-печать в один клик | Антон Ведешин | TEDxLasnamäe

Как 3D-печать изменит мир? Антон говорит о факторах, которые пока делают технологию 3D-печати слишком сложной, слабо защищённой, дорогой и малодоступной для обычных пользователей. Но есть и хорошие новости: решение уже близко.

Антон Ведешин — технический директор Secured3D, лектор курса облачных вычислений Таллинского технического университета.

Это выступление записано на мероприятии TEDx, независимо организованном местным сообществом с использованием формата конференций TED. Узнайте больше на http://ted.com/tedx

Добрый день, дамы и господа!
Меня зовут Антон Ведешин.

Я технический директор
и один из создателей первой в мире

открытой операционной системы
для 3D-принтеров.

Сегодня я расскажу вам много интересного.

Многие из вас наверняка видели
очень много примеров вещей,

которые были созданы
при помощи технологии 3D-печати.

New Balance печатает обувь
для спортсменов по форме их ноги.

Francis Bitonti, очень известный
Нью-Йоркский дизайнер, создаёт

напечатанную на 3D-принтере
одежду, также дизайн интерьера и т. д.

И он использует нашу операционную систему.

В удалённых месторасположениях
достаточно важно получать

модели, вернее, объекты,
очень быстро и без затрат на логистику.

Сейчас посылают 3D-модели
в космос по имэйлу,

чтобы там можно было распечатать.

Boeing и Airbus печатают части турбин

для повышения эффективности
и безопасности двигателей самолётов.

Но печать не так проста,
как нам бы этого [хотелось].

Скажем, ваш ребёнок не сможет
подойти к 3D-принтеру,

нажать всего лишь одну кнопку
и распечатать любой объект.

В данный момент это не так легко,
для этого необходимо быть, как минимум,

инженером в этой области и также
знать ограничения данной технологии.

Если у вас есть идея, то весь процесс
от идеи до физического объекта

состоит из множества
«приключений», скажем так.

И достаточно много различных проблем,
с которыми люди сталкиваются.

То есть нужно создать 3D-дизайн,
используя Solid Modeling,

не обычные какие-то CAD-программы,
а более профессиональные.

На следующем этапе нужно сделать так,
чтобы эта 3D-модель печаталась

для достижения высокого качества,

потому что не все модели печатаются.
Попозже это объясню.

Дальше нужно подготовить к производству
эту модель, то есть задать очень много

различных характеристик: температур,
выдавливания, материалов, чего угодно.

Достаточно много разных параметров,
которые нужно правильно поставить.

И, разумеется, нужно найти 3D-принтер,
на котором распечатать.

Очень много есть фирм и мест,
где это можно сделать,

но все они отличаются между собой,
и нужно знать точно, что вам необходимо.

И, разумеется, на протяжении всей цепочки
вам необходимо сохранить

свою интеллектуальную собственность,
то есть ваши права на детали и так далее.

Потому что это может быть вашим продуктом,
который выйдет на рынок.

Приведу простой пример из жизни:
я решил сделать

держатель для проводов наушников —
вот такая маленькая штучка —

и я думал, что у меня уйдёт минут 15-20
на всё это дело при том, что у меня

уже был опыт работы с Solid Modeling
и печати на 3D-принтере.

У меня ушло 6 часов,
и основные проблемы были с тем,

чтобы сделать стенки, скажем так,
немножко мягкими или сгибаемыми

именно в тех местах, где мне это нужно,
а не в произвольных.

Существует очень много банков 3D-моделей,

откуда можно скачать модель и распечатать.

Например, мои коллеги решили попробовать
распечатать деталь для велосипеда,

что на самом деле было
тоже достаточно интересным,

потому что вместо обычной распечатки
им пришлось печатать 20, 30, 40 раз,

потратить в общей сложности более
160 часов для того, чтобы получилась

реальная педаль, на которую можно встать,
на которой можно проехаться,

а не просто, скажем, оболочка,
которая рассыплется при первом же нажатии.

И 3D-печать сегодня сравнима
с компьютерами 40 лет назад,

то есть очень много необходимо
использовать людей для того,

чтобы обслуживать принтеры и так далее.
Не существует каких-либо единых платформ.

Наша команда вместе с Таллиннским
техническим университетом и центром

инноваций Mektory разработала продукт,
который позволяет обычному потребителю

у себя дома печатать
без каких-либо больших проблем

или временны́х затрат
достаточно качественную 3D-модель.

Мы собираемся изменить этот мир к лучшему

и воплотить мечту многих людей,

чтобы использование 3D-принтера
было достаточно лёгким.

Была создана открытая операционная
система для 3D-принтеров,

которая, по сути, объединяет по всему миру
3D-принтеры в единую сеть.

И люди смогут, не имея дома 3D-принтер,
печатать на каком-либо принтере из сети.

Также там есть достаточно большое
количество различных «тулов»

для того, чтобы можно было
подготовить 3D-модель к печати.

Потому что на данный момент
нет единой программы, которая бы позволяла

от процесса создания
до самого последнего процесса печати

провести все операции
только в одном месте.

Также мы объединяем различные
маркетплейсы, или банки 3D-объектов,

и, разумеется, всё это делается
с защитой интеллектуальной собственности

без копирования деталей.

Здесь на картинке вы видите — сверху
показан обычный стандартный процесс,

как происходит настройка
и подготовка моделей к печати.

И ниже вы можете увидеть,
как это происходит у нас в системе,

то есть в «аппликашке», грубо говоря,
что-то похожее на Android.

Можно выстраивать логические цепочки,
и они будут передавать

выход из предыдущей
в каждую последующую и так далее.

То есть, составив правильную цепочку,
можно распечатать файл в один клик.

Система настолько проста,
что даже семи-восьмилетние дети

могут в пару нажатий на экран
распечатать желаемую 3D-модель.

Единственный способ узнать, что что-то
пошло не так на домашних 3D-принтерах —

это сидеть рядом и периодически
на него смотреть и проверять,

всё ли идёт, как планировалось,
что на самом деле достаточно утомительно.

Поэтому мы разработали
такую вещь, как Live View,

то есть можно в реальном времени следить
за тем, что происходит на принтере,

с мобильного телефона или с компьютера,

если вы находитесь
где-то далеко от 3D-принтера,

хотя бы даже дома,
а принтер стои́т в офисе.

На рынке 3D оперирует, разумеется,
очень много различных фирм,

которые десятилетиями производят 3D-софт.
Лицензии обычно очень дорогие.

Сами программы достаточно сложны
в использовании для обычного потребителя.

Как я уже говорил, нет единой программы,
где можно сделать всё. Что делаем мы?

Мы стараемся объединить
все эти программы на одной платформе

для использования обычным потребителем.

Здесь вы видите стандартную вещь:
85% всех 3D-моделей в мире

не предусмотрены для печати
на 3D-принтерах, хотя изначально,

казалось бы, есть всё
и замоделировано, и в 3D.

И вы видите, что модели,
ввиду того, что они были созданы

определёнными программами
или экспортировались,

или как-то неправильно с ними обращались,
они могут выглядеть очень странно.

Также у нас в платформе есть
определённые вещи, которые позволяют

исправить 3D-модели перед печатью,
подготовить их к печати.

Очень важный интересный пример:
если вы представите себе 3D-модель дома,

который 100 на 100 метров, и если мы его
уменьшим до размеров 10 на 10 сантиметров,

и изначально, скажем,
толщина стен у дома была полметра,

то на уменьшенной модели толщина стенки
будет в районе пятидесяти микрон,

что на самом деле достаточно сложно
напечатать на домашнем принтере.

Даже если взять какой-то сложный
индустриальный принтер,

который даже её напечатает,
то она просто рассыплется в руках,

то есть она не будет иметь
реального применения.

Поэтому часть вещей, которые мы делаем, —
это автоматические алгоритмы

для утолщения, скажем, стенок
и для изменения 3D-объекта таким образом,

чтобы он был «печатабельный»
и им можно было бы потом пользоваться.

Также 3D-принтеры требуют достаточно
много, скажем, «нахождения рядом»:

им нужно помогать,
проталкивать пластик, ещё что-то.

И справа вы видите, как наша система
печатает большое количество файлов,

то есть она по завершению печати
просто скидывает эти модельки с платформы.

На данный момент это должны делать люди:

после завершения печати нужно прийти,
отодрать её и поставить следующую.

Достаточно важный аспект —

это интеллектуальная собственность,
защита интеллектуальной собственности.

Так как 3D-принтеры становятся более
доступными и скоро появятся в каждом доме,

скопировать и много раз распространять

одну и ту же модель
станет достаточно легко.

Это одна из таких больших проблем,
которую предстоит решить в будущем

и которую мы пытаемся решить сейчас.

Наша платформа позволяет авторам
делиться или отправлять на печать

3D-модели таким образом,
чтобы можно было указать количество штук,

которое мы позволяем распечатать, —
то есть человек не может бесконечно

копировать одну и ту же модель
бесплатно, не заплатив за неё.

Сейчас я расскажу, почему это важно,
и потом я расскажу вам,

как мы решили эту проблему.

В эру бумаги, скопировав чертежи какого-то
продукта, людям требовалось бы до двух лет

для того, чтобы подобрать технологии,
найти завод, где производить,

обучить людей, найти инженеров, персонал,
и, по сути, они тогда смогли бы

скопировать чей-то продукт или украсть
чью-то интеллектуальную собственность.

В цифровую эру, когда уже появились
компьютеры, CAD-дизайны,

можно сделать 3D-модель,
но эти модели в основном использовались

для замеров, высчитывания различных
параметров, симуляции и так далее.

То есть напрямую из этих 3D-моделей
не воспроизводились детали.

И где мы находимся сейчас —
это эра 3D-печати,

где достаточно высокие риски появляются,
так как чтобы получить на руки

печатаемую 3D-модель,
которая в себе содержит все настройки,

необходимые для её производства,
достаточно буквально двух дней.

То есть тот, кто украл 3D-модель,
может выйти на рынок

даже быстрее, чем та фирма,
которая создала оригинальный продукт.

И многие фирмы этим обеспокоены:
например, если взять LEGO, то в будущем,

скорее всего, их бизнес-модель
превратится во что-то такое,

что они будут продавать интеллектуальную
собственность или авторские права

на наборы конструкторов, но не продавать
физические пластиковые детальки.

Обычные потребители
смогут печатать их у себя дома.

И к 2018 году Gartner предсказывает,
что потери от 3D-печати

в сфере интеллектуальной собственности
будут более ста миллиардов долларов

ежегодно, что достаточно большая сумма.

Мы разработали специальные алгоритмы,

которые позволяют не украсть 3D-модель
по пути на 3D-принтер.

Многие фирмы хранят и печатают 3D-модели,
используя жёсткие носители, например,

USB накопители, SD карты и так далее,
посылают по имэйлу, что очень небезопасно.

Безопаснее использовать стримы,
то есть потоковую передачу данных,

но эти потоки должны быть тоже
безопасными и зашифрованными.

Само шифрование должно быть достаточно
хорошим, чтобы его нельзя было взломать.

Сейчас я объясню, почему не подходят
обычные, стандартные способы,

которые уже используются десятки лет
в сфере видео- и аудиоиндустрии.

Когда человек слушает музыку или смотрит
фильм, если пропустить одну секунду звука

или убрать несколько кадров,
то ничего трагического не произойдёт,

человек будет смотреть дальше,

возможно, его «экспириенс»
будет подпорчен.

Но в случае с 3D-принтерами мы не можем
упустить из стрима даже одного байта,

потому что это дорогое оборудование
и это точно повлияет на результат.

В то же самое время, если в этом стриме
подменить какие-то данные

в случае с видео и музыкой,
человек и обыватель сразу поймёт,

что что-то пошло не так,
и ничего тоже не произойдёт.

В случае же с 3D-принтерами, я думаю,
что никто из находящихся в зале

не хотел бы оказаться на самолёте,
при печати турбины которого, скажем,

хакер подменил какие-то строчки в потоке,
который шёл на 3D-принтер.

Стандартные технологии не подошли,
и нам пришлось придумать что-то совершенно

новое, инновативное, которое защищало бы
3D-дизайн, идущий на 3D-принтер.

Мы создали такие алгоритмы,
которые даже квалифицируются для военных,

то есть можно абсолютно безопасно
передавать данные со 100% доставкой.

И немножко объясню, как это работает.

Представьте себе самый простой
способ шифрования, книжный шифр:

два участника, в данном случае утки,
при помощи книги кодируют какое-либо

сообщение, передают это сообщение,
и другая утка должна раскодировать его.

Наша система работает немного
похожим образом, но только немного,

и использует iCloud-технологии.

Когда мы кодируем какое-либо сообщение,
для каждой буквы или части слова

мы пишем заново книгу,
после кодирования мы её сжигаем,

и для других частей
мы делаем всё точно так же.

При получении получатель должен
также заново придумать эту книжку,

вне зависимости от первого автора,
расшифровать слово, сжечь книжку,

перейти к следующему слову и так далее.

Это происходит миллионы раз в секунду,
то есть эти коды и шифры меняются.

Мы назвали эту технологию
«живые матрицы».

При помощи облачных технологий мы можем
добиться очень быстрого вычисления,

и это такая структура данных, которая
очень быстро меняет своё состояние.

Так как это всё находится на различных
серверах, хакеру необходимо взломать

сразу, скажем, сто или тысячу серверов,
и в одну и ту же единицу времени получить

данные с них, чтобы хоть как-то собрать
воедино стрим или кусочки этих файлов.

Сверху вы видите пример обычной строчки,
которая обычно передаётся на 3D-принтер.

Она состоит из координат,
как должны двигаться моторы.

В нижней части слайда вы видите пример,
как, используя нашу технологию,

можно изменить данные таким образом,
что бы с ними сделать

ничего было невозможно третьим лицам.

Даже сам принтер минуту спустя не сможет
расшифровать предыдущий стрим данных.

Заново проиграть один и тот же стрим
на одном и том же принтере невозможно.

Если мы хотим развивать 3D-печать,
чтобы принтер стоял у каждого дома,

и мы развивали эту технологию
не с точки зрения учёных и инженеров,

а с точки зрения повседневной жизни
обычного потребителя,

нам нужно знать, как технология
3D-печати будет согласовываться

с текущим ритмом жизни,
с обычными навыками людей и так далее.

Когда-то этот путь
прошли люди с компьютерами,

создавая первые операционные
системы для компьютеров.

Мы хотим повторить этот путь и повторить
его для 3D-принтеров, сделать печать

простой и лёгкой для обычного человека,
не имеющего каких-то больших навыков.

И этот путь пройдут не только учёные,
но и каждый из нас.

Спасибо!

(Аплодисменты)