Return to Video

Що як 3D принтери працюватимуть в 100 разів швидше?

  • 0:01 - 0:03
    Я дуже щасливий бути сьогодні тут.
  • 0:03 - 0:05
    Два роки я працював над проектом
  • 0:05 - 0:07
    в області аддитивного виробництва,
  • 0:07 - 0:10
    або іншими словами - 3D друкування,
  • 0:10 - 0:13
    і хочу поділитися з вами
    успіхами цього проекту.
  • 0:13 - 0:14
    В мене в руках ви бачите цю річ.
  • 0:14 - 0:18
    Вона здається простою, але насправді вона
    доволі складна.
  • 0:19 - 0:22
    Вона скомпонована з поєднаних між собою
  • 0:22 - 0:25
    концентричних геодезичних елементів.
  • 0:25 - 0:31
    Таку річ неможливо виготовити
    за класичними технологіями.
  • 0:31 - 0:35
    Через таку симетрію неможливо
    застосувати виливання під тиском.
  • 0:35 - 0:39
    І звичайна механічна обробка теж
    не підходить.
  • 0:39 - 0:42
    Це завдання для 3D друкування.
  • 0:42 - 0:47
    Проте виробництво такої речі на
    більшості 3D принтерів триватиме
  • 0:47 - 0:51
    10 годин, а я ризикну прямо зараз
    перед вами виготовити її
  • 0:51 - 0:53
    за 10 хвилин моєї промови.
  • 0:53 - 0:55
    Тримайте за мене кулаки.
  • 0:56 - 1:00
    Насправді, 3D друкування тільки
    так називається.
  • 1:00 - 1:03
    Фактично, це багато разів повторюване
    2D друкування,
  • 1:04 - 1:08
    задля якого використовують саме
    2D технології.
  • 1:08 - 1:13
    Уявіть собі струменевий принтер, який
    викладає літери на папері фарбою.
  • 1:13 - 1:18
    Потрібно повторити це багато разів,
    щоб отримати тривімірний об'єкт.
  • 1:18 - 1:20
    В мікроелектроніці цей процес
  • 1:20 - 1:23
    називається літографія.
  • 1:23 - 1:25
    Завдяки ньому виготовляють тринзистори
  • 1:25 - 1:27
    та інтегральні схеми, а потім збирають
    системи.
  • 1:27 - 1:29
    Це все 2D технології.
  • 1:30 - 1:34
    Я - хімік і матеріалознавець,
  • 1:34 - 1:37
    мої співатори - також матеріалознавці:
  • 1:37 - 1:39
    перший - хімік, другий - фізик,
  • 1:39 - 1:42
    ми всі зацікавились 3D друкуванням.
  • 1:42 - 1:47
    Часто нові ідеї зароджуються
  • 1:47 - 1:51
    в колективах, де є різний досвід,
  • 1:51 - 1:53
    так було і з нами.
  • 1:54 - 1:56
    Нас надихнула сцена з фільму
  • 1:56 - 2:01
    "Термінатор-2", де було відтворено Т-1000.
  • 2:01 - 2:03
    Нам стало цікаво:
  • 2:03 - 2:08
    як налаштувати 3D принтер таким чином,
  • 2:08 - 2:12
    щоб кінцевий продукт формувався
    з рідкого стану,
  • 2:12 - 2:15
    обов'язково синхронізовано в часі
  • 2:15 - 2:18
    і без залишків?
  • 2:18 - 2:19
    Точно так, як у фільмі.
  • 2:19 - 2:23
    Чи можна зробити в реальності
  • 2:23 - 2:26
    те саме, що зробили в Голівуді?
  • 2:26 - 2:28
    Таким був наш виклик.
  • 2:28 - 2:32
    Якби ми змогли це зробити,
  • 2:32 - 2:36
    то ми б поборили три проблеми,
    які завадили 3D друкуванню
  • 2:36 - 2:38
    розвинутись у промислову технологію.
  • 2:38 - 2:41
    По-перше, 3D друкування потребує
    забагато часу.
  • 2:41 - 2:44
    Навіть деякі гриби ростуть швидше
    за друковані на 3D принтері об'єкти.
  • 2:44 - 2:46
    (Сміх в залі)
  • 2:46 - 2:49
    Пошаровий процес друкування
  • 2:49 - 2:52
    має недоліком дефекти
    механічних властивостей,
  • 2:52 - 2:56
    якщо ж виготовляти безперервно,
    можна уникнути таких дефектів.
  • 2:56 - 3:01
    Ба більше: якщо виробляти достатньо
    швидко, можна використовувати
  • 3:01 - 3:06
    самовулканізувальні матеріали
    і досягти чудових властивостей.
  • 3:06 - 3:10
    Якщо б нам це вдалось,
    як у голлівудському фільмі,
  • 3:10 - 3:13
    то ми б знову повернулись
    до 3D виробництва.
  • 3:15 - 3:18
    Ми використали стандартні знання
  • 3:18 - 3:21
    з полімерної хімії про те,
  • 3:21 - 3:27
    як зв'язати світло і кисень
    для одномоментного формування деталей.
  • 3:27 - 3:30
    Світло і кисень мають протилежну дію.
  • 3:30 - 3:33
    Під впливом світла смола твердіє.
  • 3:33 - 3:35
    З рідкого стану переходить в твердий.
  • 3:35 - 3:39
    Кисень гальмує це перетворення.
  • 3:39 - 3:42
    Отже, світло і кисень є протилежностями
  • 3:42 - 3:45
    в хімічному процесі.
  • 3:45 - 3:48
    Якби нам вдалось тримати окремо
    світло і кисень,
  • 3:48 - 3:50
    ми б змогли контролювати цей процес.
  • 3:50 - 3:54
    Ми назвали це CLIP
    [Постійне продукування з рідким інтерфейсом]
  • 3:54 - 3:56
    В ньому три функціональні складові.
  • 3:56 - 4:00
    Резервуар з рідиною,
  • 4:00 - 4:02
    як у Т-1000.
  • 4:02 - 4:05
    На дні резервуара
    є спеціальне віконце.
  • 4:05 - 4:06
    Я ще повернусь до нього.
  • 4:06 - 4:10
    Є платформа, яка занурюється в рідину
  • 4:10 - 4:12
    і витягує об'єкт з неї.
  • 4:12 - 4:16
    Третім компонентом є
    цифрова проекційна система світла,
  • 4:16 - 4:18
    яка розміщується під резервуаром
  • 4:18 - 4:22
    і випромінює світло ультрафіолетового
    діапазону.
  • 4:22 - 4:25
    Фокус в тому, що віконце на дні резервуару
  • 4:25 - 4:28
    виготовлене з композиту.
  • 4:28 - 4:32
    Воно пропускає не тільки світло,
    а й кисень.
  • 4:32 - 4:34
    Такі самі характеристики мають
    контактні лінзи.
  • 4:35 - 4:38
    Можна спостерігати, як триває процес.
  • 4:38 - 4:41
    В традиційному процесі
    з кисненезахисним віконцем
  • 4:41 - 4:45
    платформа занурюється в резервуар,
  • 4:45 - 4:48
    робить двовимірний відтиск на віконце
  • 4:48 - 4:51
    і для того, щоб зробити новий відтиск,
  • 4:51 - 4:55
    потрібно відділити попередній,
  • 4:55 - 4:58
    захопити нову порцію смоли,
  • 4:58 - 5:01
    встановити платформу і повторити
    це багато разів.
  • 5:01 - 5:03
    Але, завдяки нашому особливому віконцю,
  • 5:03 - 5:07
    кисень проникає через дно,
  • 5:07 - 5:09
    взаємодіє зі світлом і гальмує реакцію,
  • 5:09 - 5:12
    таким чином формується мертва зона.
  • 5:13 - 5:19
    Ця зона завтовшки кілька
    десятків мікрон,
  • 5:19 - 5:22
    це дорівнює двом-трьом
    діаметрам червоного кров'яного тільця,
  • 5:22 - 5:25
    знаходится прямо над поверхнею,
    що залишається рідкою,
  • 5:25 - 5:27
    і ми підтягуємо об'єкт догори.
  • 5:27 - 5:29
    Як було описано в звіті
    про дослідження,
  • 5:29 - 5:34
    змінюючи вміст кисню, ми можемо
    регулювати товщину мертвої зони.
  • 5:34 - 5:37
    Так ми маємо ключові змінні,
    які можна регулювати:
  • 5:37 - 5:40
    вміст кисню, світло, інтенсивність світла,
    доза затвердіння,
  • 5:40 - 5:42
    в'язкість, геометрія,
  • 5:42 - 5:46
    все це регулюється за допомогою
    високоточного програмного забезпечення.
  • 5:47 - 5:49
    Результати вражають.
  • 5:49 - 5:53
    Цей процес швидший за класичне
    3D друкування в 25-100 разів,
  • 5:53 - 5:56
    а це вже якісна зміна.
  • 5:56 - 6:01
    До того ж, прискоривши подачу рідини
    до віконця, ми прискоримо весь процес
  • 6:01 - 6:04
    десь у 1000 разів,
  • 6:04 - 6:08
    а це вже створює перспективу теплообміну
    великого об'єму.
  • 6:08 - 6:12
    Як інженер-хімік, я захоплений ідеєю,
  • 6:12 - 6:16
    що одного дня ми матимемо водяне
    охолодження 3D принтерів
  • 6:16 - 6:18
    завдяки швидкості їх роботи.
  • 6:18 - 6:22
    Крім того, ми формуємо речі,
    а не нашаровуємо.
  • 6:22 - 6:24
    Тому деталі створюються монолітними.
  • 6:24 - 6:27
    Поверхня не структурована.
  • 6:27 - 6:29
    Вона гладка на молекулярному рівні.
  • 6:29 - 6:33
    Виготовлення деталей на 3D принтері
  • 6:33 - 6:38
    робить їх залежними від орієнтації
  • 6:38 - 6:41
    напрямку друку шарів.
  • 6:41 - 6:44
    Але завдяки формуванню об'єктів,
  • 6:44 - 6:47
    їхні властивості не залежать від
    напрямку друкування.
  • 6:47 - 6:50
    Виглядають вони як виготовлені
    шляхом відливання під тиском,
  • 6:50 - 6:54
    а зовсім не як надруковані
    на класичному 3D принтері.
  • 6:54 - 6:57
    Додам, що ми можемо
  • 6:57 - 7:01
    використати всі надбання полімерної хімії
    і створити сполуки,
  • 7:01 - 7:05

    які забезпечать потрібні властивості
  • 7:05 - 7:08
    об'єктам 3D друкування.
  • 7:08 - 7:09
    (Оплески)
  • 7:09 - 7:12
    Ось він. Чудово.
  • 7:14 - 7:18
    Завжди ризикуєш провалитися
    прямо на сцені, правда?
  • 7:18 - 7:21
    Ми можемо отримати матеріали
    з чудовими механічними властивостями.
  • 7:21 - 7:24
    Вперше ми можемо отримати еластомери
  • 7:24 - 7:26
    високої елестичності або поглинаючої
    властивості.
  • 7:26 - 7:29
    Вони важливі для віброізоляції
    чи кросівок, наприклад.
  • 7:29 - 7:32
    Можна виготовити матеріали
    значної міцності,
  • 7:32 - 7:36
    з великим коефіцієнтом міцності до маси,
  • 7:36 - 7:39
    справді прекрасні еластомери,
  • 7:39 - 7:41
    я кидаю цей зразок в аудиторію.
  • 7:41 - 7:44
    Про чудові матеріальні властивості.
  • 7:44 - 7:47
    Нині з'явилась можливість
  • 7:47 - 7:51
    виготовляти деталі з властивостями
  • 7:51 - 7:54
    кінцевого продукту зі швидкістю, яка
    змінює правила гри в царині,
  • 7:54 - 7:57
    і це насправді трансформує виробництво.
  • 7:57 - 8:00
    Сьогодні цифрове виробництво переходить
  • 8:00 - 8:03
    на так звану безперервну інтеграцію
    процесів виробництва.
  • 8:03 - 8:06
    За малюнком у САПР і конструюванням
    відразу переходимо до прототипування
  • 8:06 - 8:10
    і виробництва. Цей процес переривається
    на етапі прототипування,
  • 8:10 - 8:14
    адже часто більшість деталей не мають
    властивостей кінцевого продукту,
  • 8:14 - 8:17
    і щоб завершити виробництво,
    потрібно виготовити кожну з них окремо.
  • 8:17 - 8:19
    За нових правил ми можемо відновити
  • 8:19 - 8:23
    інтеграцію процесів від проектування
    через прототипування до виробництва.
  • 8:23 - 8:26
    Це відкриває можливості для безлічі
    покращень:
  • 8:26 - 8:31
    економічніші автівки, завдяки
    властивостям ґратки з високим коефіцієнтом
  • 8:31 - 8:33
    міцності до ваги,
  • 8:33 - 8:37
    нові лопаті турбін, інші чудові речі.
  • 8:37 - 8:43
    Якщо вам потрібен катетер у випадку
    невідкладної допомоги,
  • 8:43 - 8:47
    замість стандартного розміру
  • 8:47 - 8:49
    доктор може за потребою
  • 8:49 - 8:53
    прямо на місці роздрукувати персональний,
  • 8:53 - 8:55
    відповідно до анатомії ваших судин
  • 8:55 - 8:58
    катетер, який розпадеться без залишків
  • 8:58 - 9:01
    через 18 місяців - ось це
    насправді інноваційно.
  • 9:01 - 9:06
    Або в цифровій стоматології:
  • 9:06 - 9:09
    відновлення відбувається нагайно,
    поки пацієнт сидить в кріслі.
  • 9:09 - 9:12
    Ось структури, які було створено
    моїми учнями
  • 9:12 - 9:14
    з університету Північної Кароліни.
  • 9:14 - 9:16
    Це дивовижні мікроструктури.
  • 9:16 - 9:19
    Знаєте, в світі вже добре організовано
    нановиробництво.
  • 9:19 - 9:24
    Закон Мура дав поштовх розробляти речі
    менші за 10 мікронів.
  • 9:24 - 9:25
    І нам це добре вдається,
  • 9:25 - 9:29
    але набагато складніше створювати речі
    мезомасштабу -
  • 9:29 - 9:31
    від 10 до 1000 мікронів.
  • 9:31 - 9:34
    Субтрактивні технології
    з кремнієвої галузі
  • 9:34 - 9:36
    не дуже підходять для таких завдань.
  • 9:36 - 9:38
    Вони не достатньо добре
    вміють вирізати пластини.
  • 9:38 - 9:40
    Але наш процес настільки точний,
  • 9:40 - 9:42
    ми можемо формувати такі об'єкти
    з низу до верху
  • 9:42 - 9:44
    за допомогою адитивного
    виробництва
  • 9:44 - 9:46
    і створювати чудові речі
    за десятки секунд.
  • 9:46 - 9:49
    Створювати нові сенсорні технології,
  • 9:49 - 9:50
    нові техніки введення ліків,
  • 9:50 - 9:54
    нові застосування типу "лабораторія на чіпі",
    інші інноваційні речі.
  • 9:55 - 10:00
    Така нагода виготовлення деталей
    одномоментно
  • 10:00 - 10:03
    з властивостями кінцевого продукту
  • 10:03 - 10:06
    відкриває широкий шлях 3D друкуванню.
  • 10:06 - 10:09
    Нас це дуже тішить, адже
  • 10:09 - 10:14
    все це працює завдяки об'єднанню
    апаратного і програмного забезпечення
  • 10:14 - 10:19
    з молекулярною наукою,
    і я нетерпляче очікую на
  • 10:19 - 10:22
    застосування цих інструментів
    в роботі дизйнерів та інженерів.
  • 10:22 - 10:25
    Дякую за увагу.
  • 10:25 - 10:30
    (Оплески)
Title:
Що як 3D принтери працюватимуть в 100 разів швидше?
Speaker:
Джо ДеСімон
Description:

За словами Джо ДеСімона, те, що ми називаємо "3D друком", насправді є тільки багато разів і повільно повторюваною технологією 2D. На сцені TED2015 він продемонструє інноваційну технологію, на створення якої надихнув сюжет фільму "Термінатор-2". Завдяки їй, гладкі та міцні деталі створюватимуться в 25-100 разів швидше. Можливо, очікувані 3D ідеї буде нарешті реалізовано?
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
10:45

Ukrainian subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.