Вопросы философии трехмерной печати

Кому нужен трехмерный принтер?

Понятно, что наверное все-таки не всем. Но кому именно? Это отнюдь не праздный вопрос. По крайней мере, прямо сейчас я пытаюсь вычислить, сколько же именно экземпляров этого устройства вообще можно продать, насколько большой нам делать следующую серию, и этот вопрос становится первостепенным. Многолетние рассуждения на тему будущего технологии основательно затуманили его, а выплывающая периодически медиа-шумиха лишь подливает масла в огонь.

Давайте попробуем слегка прояснить ситуацию…

Для чего трехмерный принтер не нужен?

Все интересующиеся трехмерной печатью, наверное, уже наслышаны про занятные истории про напечатанное на трехмерном принтере оружие — даром что это были сюжеты, растиражированные по всему миру, в том числе совершенно мэйнстримовыми службами новостей, которые, как обычно, ничего не поняли, и переврали все что смогли ради эффекта. Ну ладно, у них работа такая.

Это, однако, дало публике повод разбежаться мыслию по древу, и устроить впечатляющий полет фантазии, что дает повод привести всю историю в деталях как пример забивания гвоздей микроскопом. Я предпочел бы вообще не высказываться на эту тему, если бы не ажиотаж и массовое непонимание сути того, что фактически было в этой области реализовано…

Фото Make Magazine.

Печатная ствольная коробка. Фото Make Magazine.

Итак, первым случаем “печати оружия” на трехмерном принтере следует считать попытку изготовления т.н. lower receiver — то есть ствольной коробки — для AR-15. По крайней мере, более ранней попытки мне нарыть не удалось, и что характерно, газетные сообщения появились гораздо позже чем это впервые было сделано.1 Естественно, все они звучали как “аааа, самодельный автомат!” но на самом деле, эта деталь — не более и не менее чем корпус механизма оружия, и отличается следующими интересными свойствами:

  1. Прочностные требования к этой детали относительно невелики. Хотя в большинстве видов огнестрельного оружия, такой элемент конструкции изготовляют штамповкой или ковкой из листовых металлов, попытки сэкономить и делать его прессовкой из порошка, литьем из пластика, или еще как-нибудь попроще да подешевле начались еще в 90е годы — попытки производителей и конструкторов оружия, заметьте. Требования к точности изготовления его также не ахти как велики, они влияют в первую очередь на надежность оружия, а не на его функционирование. Это одна из тех деталей, которые лучше бы сделать полегче, просто чтобы рука не уставала.
  2. Согласно закону конкретно США,2 собственно “оружием”, на которое действуют ограничения на владение, приобретение, изготовление и пр., считается именно та деталь механизма оружия, на которой выбит его серийный номер, и без которой оружие работать не будет. В большинстве случаев, этой деталью является именно ствольная коробка. У AR-15 таких элементов корпуса два, нижний и верхний, и номер выбит только на нижнем.

Соответственно, комбинация вызывающая ощущение магического фокуса в этом случае выглядела так: Совершенно законно приобретая все детали автомата… ну или точнее, штурмовой винтовки, но не суть — без предъявления документов по отдельности как ремкомплект, номерной компонент изготовляется на месте — и вуаля, у вас неучтенное законом оружие, пользуйтесь на здоровье.

Но до “печати оружия” отсюда еще очень далеко. Более того, сама печать тут полностью притянута за уши — с абсолютно тем же успехом, вы можете отфрезеровать эту деталь, на станке с ЧПУ или без оного, выточить ее напильником, вырезать из куска дерева ножиком, и покуда вы соблюдаете некоторые требования к изготовлению, она будет работать. Винтовку даже не разорвет у вас в руках, потому что в запирании затвора этот элемент конструкции обычно не участвует. Какой-то серьезный ажиотаж это может вызвать только у людей, видящих трехмерную печать как волшебную палочку, при помощи которой у вас на столе магическим образом появляются скачанные из интернета предметы.

Не то чтобы это было неправдой — появляются же — но преувеличение, прямо скажем, налицо. Фрезер с ЧПУ не вызывает такого же пиетета при, в общем, сходных требованиях к навыку пользователя — что само по себе показательно.3

По чисто идеологическим соображениям, такой вариант “изготовления оружия” понравился не всем, и попытки продолжились. Тут нам придется нырнуть в историю еще чуть глубже…

FP-45 Liberator

FP-45 Liberator. Фото Vintage Ordnance.

Во время Второй Мировой Войны, этих уродливых пистолетиков было изготовлено порядка миллиона (!) штук — однозарядных, дешевых, штампованых из подручных материалов. Их назвали Liberator, “освободитель”, потому что именно таково было их основное и единственное назначение — ими намеревались вооружить французское Сопротивление, ну и прочих партизан. Гипотетический Луи-Пьер должен был подобраться с этой хренью к злобному гестаповцу Гансу, желательно со спины (выстрел всего один), дабы застрелить его, желательно в упор (с большей дистанции слишком велик шанс промазать) и скрыться в парижской ночи с трофейным шмайсером. В комплекте к орудию освобождения шли патроны (зачем-то 10 штук) и деревянная палочка (!) для выталкивания гильзы, плюс инструкция — комиксом.

Армия смотрела на эту затею довольно косо — утверждение что “абы какой” пистолет всегда лучше чем никакого отнюдь не бесспорно. Начальство армии США во всех случаях когда могло, поставляло партизанам нормальное оружие из собственных запасов. Ни одного документально зафиксированного случая применения Liberator не существует, адресатам была доставлена лишь небольшая часть всех изготовленных пистолетов, и теперь это редкий коллекционный экземпляр, замечательный своей бесполезностью.

Конструкция, тем не менее, достаточно простая чтобы повторить ее при помощи трехмерной печати, что и было сделано.

Печатный Liberator. Фото Defense Distributed.

Печатный Liberator. Фото Defense Distributed.

Не то чтобы эта констукция совсем не стреляла. Стреляет, даже не сразу разваливается. Правда, хуже штампованного предка, что само по себе удивительно — казалось бы, хуже уже некуда. Можно, наверное, лучше, но все равно очевидно, что по своей природе это очередной курьез, такой же как корпус для AR-15. Все контраргументы против изначального Liberator сохраняются — преимущество такого “оружия” перед простым кухонным ножом неочевидно. Я уж молчу про то, что у нас на Руси, например, “оружием” считаются согласно закону и сами боеприпасы, которые таким манером напечатать точно не удастся. Никто даже не пробует.

Если кто-то всерьез размышляет об оружии как о краеугольном камне личной свободы, и готов рискнуть здоровьем и этой самой свободой ради того, чтобы обеспечить возможность изготовить его независимо, Liberator — не решение проблемы, а попытка заткнуть квадратную дырку уникальной круглой пробкой. Втыкаться втыкается, но держать не будет, в лучшем случае это напоминаловка — да, вы можете сделать при помощи трехмерного принтера то же самое, что вы можете сделать штамповкой из стального листа, по крайней мере, той же формы. Но ту же форму можно вырезать и ножиком из дерева, и не менее опасную штуку можно склеить изолентой из пластиковых водопроводных труб. Мальчишки в СССР мастерили “самопалы” из чего попало еще в те времена, когда патроны в изобилии валялись на бывших полях сражений, и никаких трехмерных принтеров им для этого не требовалось. Для многих это закончилось увечьями, так к слову.4

Если вы не в состоянии вообразить себе еще десяток способов разогнать металлические предметы до запрещенных законом скоростей пользуясь лишь тем, что у вас уже есть, вам просто не хватает фантазии, ну а восполнять ее недостаток — это за рамками настоящей статьи, да и добра со злом заодно. Огнестрельное оружие — не единственный пример применения трехмерной печати не там, где она уместна, видал я примеры и поабсурдрнее, но ярче, пожалуй, не видал.

Для чего трехмерный принтер нужен?

У всякой новой технологии, особенно такой перспективной как трехмерная печать, есть период, когда она кажется панацеей от всех бед, волшебной палочкой, которая подарит нам летающие автомобили, всеобщее благоденствие, или мир во всем мире, накормит голодающих Поволжья и Африки, уж как получится. Через некоторое время этот период проходит, наступает разочарование. Это произошло с искусственным интеллектом, это произошло с космосом, это произошло с сотнями других технологических и научных новшеств в пределах одного лишь XX века. Некоторые технологии такое разочарование переживают и становятся частью повседневной жизни, некоторые нет.

Но как всякая революция в обществе совершается не в один день, и трансформационные процессы после первого рывка могут занять столетия, так и научно-техническая революция не происходит быстро — она лишь кажется такой спустя много лет, потому что умещается на пару страниц учебника истории.

Основная надежда, возлагаемая сейчас на домашнюю трехмерную печать — это то, что она станет универсальным фабрикатором, той самой волшебной палочкой, открывающей дорогу к бесконечному благосостоянию, или по крайней мере к бесконечной свободе производства чего душе угодно. Эта надежда не оправдается в таком виде, она настолько же несбыточна, насколько несбыточна изначальная мечта Адриана Байера о саморазмножающемся средстве производства, с пластиком изготавливаемым из местного растительного сырья. Хорошая цель для дальнего прицела, но только если мы не рассчитываем однажды туда все-таки добраться, не сменив платформу для этой идеи раза три или четыре.

Не оправдается она при этом не потому что трехмерная печать не может чего-то конкретного, а потому, что как и всякая новая технология производства, она требует осознания что именно следует ею производить, и зачем. Токарному станку уже тысячи лет,5 однако на нем все-таки не делают ключи. Паяльником можно формовать термопластики, но вы будете заниматься этим только если у вас больше ничего под рукой нет. Всякому инструменту свое место и назначение.6

В сколько-нибудь массовом производстве места для трехмерного принтера даже меньше, чем у фрезерного станка, который относительно редко используется для того, чтобы изготовить конечную деталь из цельного куска — чаще его применяют для обработки заготовок, изготовленных литьем или ковкой. Трехмерная печать может быть неминуема в случаях, когда изготовление детали другим способом невозможно, но таких случаев не так много.7

Разница между трехмерной печатью и другими средствами производства точно такая же, как при печати одной страницы офсетной машиной и на лазерном принтере — печатать одну книгу на офсетной машине никто в здравом уме не станет, минимальный тираж книги при котором окупаются стартовые затраты на изготовление матрицы что-то около 2000 экземпляров. Но если вы понятия не имеете сколько именно экземпляров книги вам потребуется, то разумнее печатать ее по мере необходимости при помощи средств так называемой оперативной полиграфии — что на самом деле лишь красивое наименование для все того же принтера, иногда в одном корпусе с переплетной машиной и обрезным ножом.

Оперативность здесь является ключевым фактором — машине оперативной полиграфии все равно, что сегодня на ней печатают Пелевина, а завтра будут печатать Диккенса на китайском языке. Расходы на ее обслуживание и содержание от этого не меняются, зато сама оперативность стоит своих денег. Себестоимость такой штучной продукции естественно, в среднем, выше. Слова “более высокая себестоимость” обычно покупателя отпугивают, однако в любом производстве все складывается, и в условиях массового производства, чтобы изготовить предмет стоимостью три условных рубля, просто чтобы окупить матрицу, вам потребуется изготовить несколько тысяч штук, на изготовление которых вам придется единовременно выложить в несколько тысяч раз больше условных рублей. Печать такого же свистка в домашних условиях обойдется в пять условных рублей, но это будут те пять рублей, которые можно найти между подушками дивана.

Однако и это нужно не всем. Пытаться заменить все средства производства трехмерным принтером как он есть8 и напечатать на нем все предметы домашнего обихода которые можно напечатать вообще — это все равно что напечатать Ленинскую библиотеку на струйнике, а потом ближайшие двести лет одалживать по соседям канцелярский клей. Для переплета.

Трехмерный принтер — инструмент тех, чья работа или хобби подразумевает изготовление штучной продукции и уникальных предметов, решение проблем, которые если и повторяются, то всегда по разному. Это инженеры-разработчики, специалисты по ремонту, моделисты, реквизиторы и инженеры сцены, художники, дизайнеры, авторы рекламной продукции, ювелиры… Хотя бы просто люди, которые не жалеют времени, чтобы починить все то, что жалко выбросить. Таких профессий и занятий довольно много, и что характерно, все они подразумевают, что без трехмерного принтера, всем этим лицам придется полагаться на стороннюю технологическую цепочку, чреватую расходами времени и денег, плодить свою собственную ради экономии времени, что чревато еще большими расходами денег, либо кропотливо выстругивать то же самое напильником и шкуркой. Всем им очень пригодится трехмерный принтер “домашнего” класса, и они его получат. Но вот насчет остальных…

Один из наших западных коллег по этому поводу заметил, что когда вы хотите напечатать письмо, вы не подходите к принтеру и не нажимаете кнопку Print. Сначала вы потратите некоторое время на то, чтобы набить это письмо, исправить все орфографические ошибки, оформить своими любимыми шрифтами… Для трехмерного принтера вам потребуется то же самое, но на это уйдет раза в три больше труда.

Мне тут же возразят, что по всему интернету расползлось множество библиотек трехмерных моделей. Оставим пока за кадром тот факт, что половина этих моделей просто так не печатаются, а многие никто печатать даже не пытался. Действительно, не все, что мы печатаем на принтере для документов — письма. Однако, в этом случае технология трехмерной печати наступает на свой же собственный хвост. Если какой-то предмет нужен достаточно массово, чтобы его имело смысл печатать в каждом доме, или хотя бы в достаточно больших количествах домов, чтобы владение трехмерным принтером ради этого было осмысленно, то проще и дешевле все-таки заказать его отливку в Китае и доставить всем желающим. Я уж не говорю о том неудобстве, что на свете вообще не так много предметов, изготовленных из одного куска однородного материала, и большинство их является деталями систем более сложных. Большинство полезных предметов такого рода изготовлены не из пластика. Хотя мы можем представить себе “принтер”, меняющий свойства пластика путем добавления в него хитроумных присадок и печатающий таким образом неоднородные предметы, которые теоретически могут включать в себя даже примитивные электрические схемы, такое устройство будет много сложнее, много дороже, а в полезности выиграет относительно слабо.

В общем, как хотите, не вижу я трехмерный принтер на каждом столе. Это как хлебопечка, которую вы сначала покупаете, чтобы каждое утро есть свежий хлеб, а через пару месяцев убираете таки в шкаф. Есть, правда, одна зацепка…

Во время оно, давным-давно, персональный компьютер тоже не был никому особенно нужен, несмотря на то, что пользовался неизменной популярностью в узких кругах любителей, ошеломленных ростом своих личных возможностей по обработке информации. Однако, в один прекрасный день, никому до тех пор неизвестный Дэн Бриклин написал первую электронную таблицу для персонального компьютера, VisiСalc. Подобные системы существовали и раньше, но впервые такая программа была написана для компьютера который могли себе позволить частные лица и небольшие фирмы.

Это сейчас без электронных таблиц невозможен никакой современный офис, а тогда такой универсальный инструмент для решения множества таблично-счетных задач был в новинку. И именно он сделал персональный компьютер необходимым элементом оргтехники, потому что ему сразу же нашлись сотни применений. Персональные компьютеры покупали только ради VisiCalc, а все офисные и коммуникативные их функции, без которых мы сейчас не можем жить, приложились уже потом.

Очень может быть, что для домашних трехмерных принтеров существует именно такая ниша, которую мы просто не видим, потому что еще не споткнулись об нее. Я пока не знаю, какой она может быть, а знал бы — вместо длинных статей писал бы, наверное, код. Но чует мое сердце, что она находится где-то в области генерации параметрических моделей — там, где вы можете получить устройство именно той, уникальной формы, которая заведомо никому больше не нужна, и кроме вас и вашего трехмерного принтера, делать его для вас никто не будет.9

И если эти, совершенно гипотетические пока устройства, станут настолько же необходимы каждому, насколько каждой фирме необходима электронная таблица, необходимый для их использования трехмерный принтер по полному праву займет место на каждом столе. А поскольку это инструмент по определению универсальный, ему найдутся и тысячи других применений, и мы будем удивляться, как же мы без них жили.

Но пока что, мой вам совет: если вы не уверены абсолютно, что трехмерная печать в состоянии оправдать ваши ожидания практической отдачи — не связывайтесь с трехмерной печатью. Разве что для досуга и развлечения.

Кому-то это может показаться антирекламой, но мы уверены, что обманутые надежды конечных пользователей в конце концов обойдутся индустрии трехмерной печати дороже.

  1. Модель ствольной коробки лежала на Thingiverse еще в 2010 году. Потом пропала.
  2. А возможно и некоторых других стран, но это надо проверить, тут я просто не в курсе.
  3. И не говорите мне что его сложнее сделать в домашних условиях, потому что я точно знаю, что это неправда.
  4. Почитайте заодно, куда делись два пальца на левой руке Ельцина, которые он всегда прятал — судя по всему, одно время это явление носило очень массовый характер.
  5. В самом буквальном смысле этого слова, они применялись аж в древнем Египте.
  6. Я, впрочем, об этом уже писал, правда, не здесь.
  7. Следует сказать что основной элемент струйного принтера — пузырьковая камера печатающей головки — не может быть изготовлена иначе как методом стереолитографии. Это, пожалуй, единственный случай когда аддитивные технологии производства применяются в промышленности для изготовления деталей по пять копеек пучок.
  8. Или даже каким он может стать в обозримом будущем.
  9. Лично у меня маячат мысли об устройствах, в остальном изготавливаемых совершенно иным способом, которым требуются пластиковые детали абсолютно уникальной формы, вроде анатомических ручек для велосипедов — но ни малейшего понятия о том, какое такое устройство может потребоваться всем и каждому, или хотя бы действительно значительной части населения, у меня пока нет.