Свободу печати: в компании Carbon3D изобретают новый способ производства вещей

Керк Фелпс берет в руки желтое пластиковое кольцо — уплотнительную прокладку автомобильного мотора — и объясняет, каким образом именно эта прокладка ограничивает творческий процесс. «Допустим, вы хотите сделать принципиально новый тип двигателя. Вы не сможете изобрести его с нуля, а сначала спросите поставщика прокладок, что они могут сделать, и, исходя из этого, будете конструировать свой двигатель. То есть все поставлено с ног на голову», — говорит он. Фелпс знает, о чем говорит: 33-летний инженер принимал участие в изготовлении функции мультитач еще для первого iPhone. Но он хочет изменить ситуацию.

Это намерение привело его в компанию Carbon3D — один из самых перспективных стартапов в сфере 3D-печати, где он возглавил разработку продуктов. 3D-печать позволяет изготавливать цельные конструкции по заданным в электронном виде параметрам, давая возможность инженерам, изобретающим те же двигатели, ничем себя не ограничивать. Некоторые 3D-принтеры уже могут распечатывать слуховые аппараты и искусственные суставы, но большей частью они используются для изготовления разного рода финтифлюшек или прототипов. Ажиотаж вокруг этой технологии начался пару лет назад, а сейчас акции двух крупных публичных компаний — производителей 3D-принтеров, Stratasys и 3D Systems, торгуются по ценам, составляющим примерно 80% от пиковых.

Но Carbon3D вызвала некоторое оживление на этом рынке. Ее CEO и сооснователь Джозеф ДеСимон, 51-летний предприниматель, до недавнего времени читавший курс химии в Университете Северной Каролины, предложил новый способ 3D-печати — настолько быстрый и точный, что партнер Sequoia Capital Джим Гетц (единственный венчурный инвестор WhatsApp) инвестировал в проект $11 млн на ранней стадии и заманил ДеСимона в Калифорнию.

С тех пор компания привлекла более $140 млн инвестиций, в том числе $100 млн от Google Ventures. Уже сейчас она оценивается более чем в $1 млрд, притом что пока не произвела ничего, кроме нескольких опытных образцов.

«В этой отрасли преобладают механические модели, которые, по сути, занимаются двухмерной послойной печатью, — говорит ДеСимон. — Мы не печатаем предметы послойно, мы их выращиваем».

Большинство принтеров основаны на технологии, которую называют моделированием методом наплавления: устройство наподобие пистолета для горячего клея, которым управляет роботизированный рычаг, выпускает слои пластического материала, постепенно формируя твердый предмет. Устройство, разработанное Carbon3D, вытягивает объект из жидкого пластика, подобно тому как это происходит с Терминатором Т-1000 в одноименном фильме, только там используется жидкий металл. Метод напоминает стереолитографию — довольно старую технологию, в которой свет используется для отвердения пластика.

ДеСимон, будучи химиком, усовершенствовал ее, заменив дно резервуара стеклянной панелью, которая, как контактные линзы, пропускает через поры кислород. Под полимером образуется воздушная подушка толщиной 10 мкм (10^-6 метра), благодаря чему жидкая масса не прилипает к стеклу. Лучи ультрафиолета, проходя сквозь стекло, способствуют отвердению нижнего слоя полимера, а их взаимодействие с кислородом помогает формировать предмет с заданными трехмерными параметрами. Роботизированный рычаг постепенно вытягивает отвердевающий предмет из резервуара.

Соавтор технологии CLIP (от Continuous Liquid Interface Production) и сооснователь стартапа — физик Алекс Ермошкин, защитивший докторскую в МГУ.

В компании утверждают, что CLIP позволяет производить объекты с высокой точностью в 25–100 раз быстрее, чем традиционные 3D-принтеры. Плавность процесса (нет послойной печати) позволяет использовать большее многообразие материалов, например упругие эластомеры и смолы с высокой жаростойкостью. Carbon3D намерена создавать собственные полимеры, из которых можно изготавливать востребованные рынком объекты. «Мы намерены создавать функциональные детали, которые можно использовать, например, в автомобиле. Имеющиеся 3D-принтеры этого не позволяют, — говорит Фелпс. — Если можно будет создавать нашим методом 3D-печати финальные детали, то зачем использовать литье?»

Десятки компаний, в том числе Ford Motor и голливудская студия спецэффектов Legacy Effects, уже тестируют аппараты Carbon3D, каждый из которых стоит порядка $10 000. Legacy, работавшая над «Железным человеком» и «Мстителями», печатает на них накладки для грима и бутафорию. Один предмет теперь изготавливается не за 16 часов, а за два. «Если у меня будет скорость, проработка деталей и выбор высокотехнологичных материалов, я буду вне конкуренции, — говорит Джейсон Лопез, ведущий инженер Legacy Effects. — Производительность у этих машин просто фантастическая».

В Ford технология настолько понравилась, что бывший CEO компании Ален Мюлелли вошел в совет директоров Carbon3D. Эллен Ли, глава направления разработки послойной печати, намерена использовать аппараты Carbon3D для изготовления прототипов инновационных деталей. Хотя в целом Ford еще далек от того, чтобы изготавливать на принтере основные детали автомобиля, Ли уже шутит на тему того, что хорошо бы «распечатывать» переключатели передач, чтобы они были владельцу по руке. «Потенциал 3D-печати еще не раскрыт, — говорит Ли. — А она может преобразить производство в Америке. Мы должны понять, как ее использовать».

Терри Уолерс, эксперт по промышленности консалтинговой компании Wohlers Associates, говорит, что, хотя скорость печати у Carbon3D впечатляет, он не уверен в высоком качестве конечного продукта. Со временем фотополимеры, которые использует эта технология, могут под воздействием света начать разрушаться, и тогда предметы, созданные из термопластика методом послойной печати, окажутся более надежными. Но в Carbon3D утверждают, что их материалы защищены от воздействия света UV-блокаторами и пигментами.

Оборудование от Carbon3D стоит намного дороже, чем аналогичные аппараты массового рынка, но это не препятствие для крупного бизнеса.

«Ford тратит сотни тысяч долларов на производство деталей по индивидуальному заказу», — говорит Уолерс.

Когда представители Carbon3D говорят, что их технологии могут заменить литье, это пока визионерство. Но то, что их технологии внесли новую интригу в 3D-печать, это точно. «Десять лет назад многие фирмы строили планы на 3D-печать, — говорит ДеСимон, — и это очень оживило рынок. Но многие из этих проектов пришлось положить на полку, поскольку технологии оказались недостаточно мощными. Сегодня они снова к ним возвращаются».