Новый Исход

5) Переход от промышленного к локальному и даже «домашнему» производству большинства бытовых товаров благодаря развитию технологии 30-принтеров. В отличие от обычных принтеров, ЗЭ-принтеры печатают не фотографии и тексты, а «вещи» – промышленные товары. Т. е. 3D-принтеры позволяют создавать по введенной в память цифровой трехмерной модели практически всё, что угодно. У 3D-принтера тоже есть картриджи, но не с чернилами, а с заменяющими их рабочими материалами – пластмассовыми гранулами, сухим цементом или гипсом, металлическими порошками и др. По расчётам экономистов, «домашний» 3D-принтер обеспечивает возврат инвестиций от 40 % до 200 % за год – так что производство бытовых товаров ожидает «3D-революция» (good bye, «made in China»?). Датская компания DUS Architects возвела полноразмерный дом, печатая его компоненты на огромном 3D-принтере «KamerMaker» (его высота равна 3,5 метра) прямо на стройплощадке, а в Китае напечатали двухэтажный дом на 3D-принтере всего за 3 часа (их 3D-принтер имел высоту 7 м). Видимо, стройиндустрию также ждет «3D-революция». 3D-принтер, разработанный в Колумбийском университете, способен печатать настоящее съедобное печенье. По словам ученых, перед ними стоит важная задача – ввести технологию 3D-печати в мир кулинарный. Бытовые и несложные технические товары будут отправлять покупателю по e-mail – т. е. покупаться будет «программная матрица для 3D-печати» гаечного ключа, керамической вазы или кожаных перчаток, а сам товар будет производиться где-нибудь в гараже на домашнем 3D-принтере из закупаемых порошковых материалов для 3D-картриджа.

б) Замена традиционного машиностроения промышленными технологиями 3D-печати на основе «послойных» методов: селективной лазерной плавки (SLM – Selective Laser Melting) или метода прямого металлического лазерного спекания (Direct Metal Laser Sintering – DMLS) – (сырьё – металлические порошки), а также «объёмного» метода – Continuous Liquid Interface Production technology (CLIP); эти технологии обеспечивают высокую точность изготовления – до 20 микрон и не требуют дальнейшей обработки изделий, а изготовление сложнейших деталей по 30-технологиям сокращает длительность и стоимость процесса в десятки раз. Среди основных преимуществ 3D-печати можно выделить беспроблемное создание сложных внутренних структур объекта, возможность совмещать различные материалы, точность и безотходность производства. Эти технологии уже осваивает NASA, Boeing и др.

7) Переход от металлургии к композитным материалам (особенно нано-материалам) на основе углерода и кремния. Так, новейший американский «Boeing-787-Dreamliner» изготовлен на 50 % из композитных материалов на основе углерода (включая фюзеляж и крылья). Ученым из технологического университета Сиднея (UTS) удалось аккуратно отделить от графита одноатомные слои, очистить их и выложить как «бутерброд» в идеально выровненную структуру из гексагональных решёток атомов углерода – «графеновую бумагу» (graphene paper – GP). Хотя удельная масса GP в пять-шесть раз ниже, чем у стали, испытания показали, что новый материал в два раза твёрже и в десять раз прочнее при растяжении, нежели углеродистая сталь, а его модуль упругости при изгибе оказался выше стали в 13 раз. Американо-израильская компания ApNano создала наноматериалы – «неорганические фуллерены» (inorganic fullerene – IF), которые многократно прочнее и легче стали (их ещё называют «нано-броня»). Образцы IF на основе смеси MoS₂ и Si0₂ останавливали стальные снаряды, летящие на скорости 1,5 км/сек, а также выдерживали статическую нагрузку в 350 тонн/кв. см. Ученые из New York University создали необычный композитный материал на базе наносфер из соединения углерода и кремния, заполненного атомами алюминия, который имеет чрезвычайно низкую плотность (0,9 т/м³) – т. е. легче воды. Несмотря на столь малый вес, конструкции из нового материала могут выдерживать давление более чем в полторы тысячи атмосфер. Новый материал не расширяется при нагреве и хорошо переносит сжатия и растягивания, чем не могут похвастаться многие нынешние материалы. Упомянутые и подобные им материалы могут быть использованы для создания корпусов ракет, самолетов, морских судов, автомобилей, бронемашин, каркасов высотных зданий, а также в других целях. Прощай, энергозатратная и грязная черная металлургия, а заодно и не менее затратная и грязная алюминиевая…