Тридцать три рассказа об инженерах - Денис Борисович Сухоруков

Фантазируйте в 3D-формате

Андрей Исупов

2010 год, Москва

Два студента Московского института электронной техники – Андрей Исупов и Максим Анисимов – находятся в небольшой комнатке квартиры на первом этаже. Они склонились над чертежами, прямо на ковре. Чем они занимаются? Они делают шестипалого робота-паука с микропроцессорным управлением. Робот должен будет работать в экстремальных условиях, например, на других планетах. Но вот беда: ребята никак не могут определиться с материалом для его корпуса. Идей много, но все они требуют сложной работы в заводских условиях, а нужно выполнить всё дома.

Внезапно Андрей воскликнул: «Есть идея!» Он прочитал недавно в одном иностранном журнале о таинственных 3D-принтерах, которые творят чудеса. Они могут в домашних условиях напечатать изделие любой формы из любого материала.

Долго думали студенты, но наконец решились. За большие деньги они заказали комплект для сборки 3D-принтера в Канаде. Но только они его получили по почте, собрали, обрадовались, как их постигло горькое разочарование. Оборудование оказалось не только дорогим, но и бестолковым – оно делало многое не так, как им было нужно.

И тут у студентов загорелись глаза: неужели они не смогут сделать хороший принтер своими руками? Это называется словом «азарт». О пауке было забыто. Ребята долго и упорно работали, но собрали у себя в комнатке свою первую модель принтера Gen-X. Канадский принтер они тоже использовали при этом (не зря же покупали!).

Тут же основали своё маленькое конструкторское бюро, начали собирать принтеры под заказ. За несколько месяцев продали около восьмидесяти штук. Кто-то подсказал, что можно ускорить производство, если заливать детали в силиконовые формы. И вправду, теперь они смогли изготавливать за один месяц до ста принтеров.

По такому принципу производилась вторая модель – Picaso Builder. От Gen-X новый принтер отличался повышенным качеством печати. Потом пошли и другие модели, всё более и более совершенные. Пришлось нанять сотрудников. Сегодня у Андрея Исупова работает в команде уже тридцать человек.

Чтобы напечатать что-либо на 3D-принтере, нужна виртуальная модель. Получают её несколькими способами. Например, 3D-сканирование: Андрей Исупов с коллегами может отсканировать человека, животное или игрушку и напечатать точную или уменьшенную копию.

Второй вариант – инженерное проектирование. Для этого нужно только освоить инженерную среду проектирования (то есть специальную программу, которая помогает реалистично представить себе объект в трёхмерном пространстве). Например, архитекторы ещё до того, как заложен фундамент, могут увидеть, как будет выглядеть построенный дом.

Третий и самый простой способ – скачать модель в интернете. В банках моделей в Сети есть практически всё – от чехлов для телефонов до машин, тракторов и архитектурных сооружений.

Когда виртуальная модель готова, в 3D-принтер загружается катушка с пластиковой нитью, сопло на платформе начинает рисовать контур, закрашивает его, как карандашом, затем перемещается наверх слой за слоем. Максимальный размер изделия – 200 × 200 × 210 сантиметров. Можно сделать модель из нескольких частей[29].

Бывают, конечно, и другие 3D-принтеры, более мощные. Они используются для строительства домов, например. Можете себе представить: принтер печатает жилой одноэтажный дом из бетона, причём сложной, изогнутой формы! Это получается быстро и относительно дёшево. В прошлом году российские умельцы научились печатать на 3D-принтерах даже вертолётные двигатели из титанового порошка!

Но Андрей Исупов такими большими принтерами не занимается. Он конструирует только маленькие. К нему приходят заказы, например, от стоматолога – нужен принтер для создания челюсти человека, чтобы можно было потренироваться устанавливать на зубах пломбы нового типа. Однажды был интересный заказ от студентов Московского государственного технического университета имени Баумана: они хотели распечатать отдельные детали и руль для своего гоночного болида. Это позволило снизить вес автомобиля и увеличить скорость – ребята реализовали свою мечту. Доходит до того, что люди распечатывают на принтере даже зубные щётки[30]!

Андрей Исупов уверен: «Трёхмерная печать развивает пространственное мышление. Это возможность посмотреть на вещи с неожиданной стороны. Изучать 3D-печать просто завораживающе!»

И продолжает: «Мы работаем над тем, чтобы наша разработка пришла в каждый дом. Любители что-то делать своими руками, творческие люди определённо будут иметь персональный 3D-принтер».

Так что – проявляйте фантазию! Когда вам в следующий раз понадобится новый футбольный мяч, новый аквариум для ваших рыбок, новая теннисная ракетка, новый макет замка Хогвартс или, допустим, точная резиновая копия вашего учителя физкультуры в масштабе 1:1, вам не надо идти в магазин. Достаточно будет нажать на кнопочку персонального 3D-принтера…

Солнечного ветра вам в зеркальные паруса!

Ольга Старинова

Вы когда-нибудь видели большую яхту под парусом? Это очень красивое зрелище. Если поймать ветер, что требует, конечно, определённого искусства шкипера, она может пересечь океан без мотора. Но ведь космос – это тоже океан. И через него тоже можно перевозить и людей, и грузы. И в космическом океане тоже есть ветер, только не привычный нам, а солнечный. Почему бы не использовать его для путешествий по Вселенной?

Только представьте себе: космический корабль под парусом летит к звёздной системе Альфа Центавра с огромной скоростью. Вся нагрузка – полезная. Нет ни двигателей, ни топлива, только парус.

Впервые такая мысль пришла в голову советскому физику-изобретателю Фридриху Цандеру. Ещё в 1924 году он писал: «При желании перелететь на другие планеты, необходимо довести ускорение полёта до скорости в 11 километров в секунду и в таком случае можно воспользоваться ракетою, но, вероятно, выгоднее будет лететь при помощи зеркал или экранов из тончайших листов. Если солнечный свет упадёт на зеркало, экран, он произведёт на них определённое давление. При огромных расстояниях, с которыми мы имеем дело в межпланетных пространствах, малые силы дают сравнительно большие скорости полёта»[31].

Тогда техника была ещё слаба, и дальше теории дело не пошло.

Но минуло почти сто лет, и сегодня инженеры-физики из Самарского университета имени академика Королёва воплощают в жизнь самые фантастические мысли Цандера. Руководит проектом профессор Самарского университета, доктор технических наук Ольга Старинова.

Её коллектив ведёт разработку космического солнечного парусника, который сможет быстро добраться до самых отдалённых уголков космоса. Например, до загадочного облака Оорта на краю Солнечной системы, где, как считают учёные, зарождаются кометы.

Самому скоростному космическому зонду «Вояджер-1» потребовалось бы триста лет, чтобы достигнуть облака Оорта, а самарский парусник способен долететь до него за двадцать – тридцать лет. Ещё бы: ведь его скорость 300–400 километров в секунду[32] (!!!). Это значит, что мы или