Дмитрий, у «Карфидов Лаб» есть несколько проектов, связанных с созданием 3D-принтеров. Выходит, старая шутка про печать 3D-принтера на 3D-принтере уже не актуальна?

Нет, на самом деле в этой шутке есть доля правды. Конечно, периодически появляются идеи высадить колонию на Марс, отправить туда несколько 3D-принтеров, чтоб они распечатали несколько новых 3D-принтеров...и так далее. Ведь многие принтеры сейчас очень просты, а детали от них полностью взаимозаменяемы.

Если серьезно, для наших проектов и собственных производственных нужд мы используем покупные решения, тут мы ничего не изобретаем. У нас в арсенале есть российские 3D-принтеры, есть те, которые собираются из покупных «китов», плюс стоит аппарат компании Formlabs, который работает по технологии SLA.

Что же касается проектирования и изготовления принтеров для заказчиков, то у нас действительно было несколько таких проектов. Один из них для российского стартапа, которому мы делали концептуальный дизайн их системы печати полимерным композитным материалом, проектировали самый первый опытный образец, изготавливали и тестировали его. После корректировок он был запущен в серию. Для них мы сделали серию 3D-принтеров формата А4, А3 и A2. Первоначально изготавливался формат А4, т. к. необходимо было первым изготовить его к выставке. После чего уже на его основе создавались А3 и А2 – благодаря унифицированным деталям, он создавался быстрее. Еще с ними был проект большого промышленного 3D-принтера соответствующих размеров на базе роботизированной руки. Технология, в принципе, такая же, это печать полимерным композитным материалом, который внутри армирован непрерывной углеродной нитью. Сейчас, насколько мне известно, у них такой принтер запущен в серию. Причем, продается он не только в России, но и за ее пределами.

А можно поподробнее про технологию SLA?

Как раз один из наших принтеров работает по этой технологии. SLA-печать позволяет добиваться гораздо большей повторяемости, более высокой точности поверхности, лучшей гладкости изготавливаемой детали. Допуски и погрешности в разы меньше по сравнению с технологией FDM.

Что нам особенно нравится — это вариабельность по части используемых материалов. В модельном ряду Formlabs мы можем выбрать, например, самый прочный полимер, еще там есть эластичные и высокотемпературные полимеры. Последние мы использовали в одном из наших проектов. По техзаданию требовалось использование пищевых пластиков в сочетании с высокой температурой, и у Formlabs как раз в линейке материалов такой полимер есть. У традиционных FDM-принтеров подобного разнообразия нет, для них набор материалов сильно ограничен.

Сама технология SLA заключается в том, что при изготовлении используется материал в жидкой форме, на поверхность которого попадает лазерный пучок, и когда этот полимер засвечивается, он твердеет. Лазер, бегая по нужному контуру слой за слоем, выращивает деталь.

Чем будет отличаться деталь, выращенная в 3D-принтере от той, которая изготовлена по традиционной технологии?

Отличие в том, что порой сложные детали кроме как напечатать и изготовить никак не получится. Да, ее можно отлить, но в таком случае стоимость как самой пресс-формы, так и ее разработки будет очень высокой. Взять простую пластиковую крышку для одноразового стаканчика кофе: при отливке ее стоимость будет очень низкой, но сама пресс-форма обойдется в 200-300 тысяч рублей. Зато потом это все окупится объемом.

Соответственно, использование 3D-принтера целесообразно в мелкой серии, например, подтвердить ту или иную гипотезу, изготовить прототип. Для массового выпуска ни скорость, ни стоимость производства по этой технологии не подходит. Важный момент: хоть 3D-печать и используется в основном для прототипирования, изготовленная таким способом деталь будет полностью функциональная.

Сейчас технологии вообще шагнули сильно вперед и промышленные 3D-принтеры, которые стоят миллионы рублей, могут печатать высококачественные детали даже по технологии FDM. При этом изделие практически не отличается от литого пластика: внутри не пористые, с плотной однородной структурой и с минимальной усадкой. С точки зрения непрофессионала вообще невозможно отличить, каким способом эта деталь была получена, напечатана или отлита.

Если рассматривать механическую обработку (фрезерование, токарная обработка), то чтобы сделать небольшую деталь, нам надо купить заготовку, 90% которой попросту уйдет в утиль. С ручными станками вообще не всегда получается добиться необходимой точности. Да и не всегда целесообразно использование подобных технологий, ведь заготовки нужных размеров тоже могут дорого стоить, и точить их — затратное занятие.

"Карфидов Лаб» занимается всем — от разработки кроссовок до создания системы подзарядки беспилотников. Какой проект был самым интересным и запоминающимся?

У нас есть несколько проектов, которыми мы гордимся. Во-первых, это робот-курьер, которого мы делали для Сбербанка России летом 2018 года. Пара роботов была сделана в очень короткие сроки: от момента поступления задачи до сдачи заказчику изделий прошло не более трех месяцев. Нам кажется, это крутой проект, потому что робот сам по себе сложное устройство с огромным количеством электроники, сенсоров, датчиков, проводки, очень много исполнительных механизмов, движков, конструкций для формирования подвижных частей (открывающиеся отсеки, подвижные бамперы, которые чувствуют удар о препятствие и так далее). При создании этих роботов мы применяли все доступные нам технологии, в том числе 3D-печать на SLA-принтере Formlabs. Всегда очень сложно в одном изделии сочетать столько технологий, учитывая, что для каждой есть свои допуски и необходимая точность. Но когда это все собирается воедино и работает как часы — это большое достижение.

Второй значимый для нас проект в работе. Это большое сложное медицинское изделие для диагностики онкологических заболеваний. Я по понятным причинам не могу вдаваться в подробности, но проект идет с одной из компаний, которая входит в контур «Ростеха», плюс там задействованы и международные партнеры. Нам, как промдизайнерам, приходится постоянно контактировать с врачами, операторами и даже пациентами, проводить интервью, выяснять, что удобно, что нет, и вообще следить, куда движется индустрия в целом.

Нам нравятся проекты, где ты можешь глубоко погрузиться в проблематику самого продукта, изучить сценарии использования. Мы отстаиваем позицию, что промдизайн — это не просто красивые картинки, как это принято считать. Промдизайн в современном мире должен контактировать с пользователями, конструкторами, программистами, технологами. Дизайнер в этом деле как связующее звено, и внешний вид лишь следствие всей этой огромной работы.

И все-таки, промдизайн – это творчество или математика?

Процесс создания любого продукта — это и творчество, и математика, это совмещение каких-то очень креативных мозговых штурмов и одновременно проведение сложных расчетов по теплопроводности, прочности и так далее.

Как пандемия сказалась на работе «Карфидов Лаб»? Быстро удалось адаптироваться под удаленную работу и прочие ограничения?

Наша работа — это полный цикл создания сложных устройств. К нам приходят на разных стадиях — от идеи на бумаге до таких ситуаций, когда у заказчика уже что-то есть и это что-то надо оптимизировать или доработать. В основном, стадии эскизирования, скетчинга, 3D-моделирования и расчетов можно проходить удаленно. В этом плане мы легко перестроились под условия пандемии. Но этапы прототипирования и сборки требуют физического присутствия, и эта часть нашей работы просела из-за пандемии.

Что касается потока заказов, то летом был традиционный сезонный спад, но это нормально, вот уже семь лет мы наблюдаем подобную картину. Сейчас воронка продаж возобновилась и находится на уровне осени прошлого года. То есть в этом плане ничего не поменялось. Конечно, сложности есть, лето дало о себе знать, и мы только сейчас начинаем ощущать последствия, но я считаю, что мы справились в том числе благодаря тому, что удалось какие-то расходы оптимизировать.

Возможно ли удаленно запустить печать, а потом просто приехать и забрать деталь, или надо постоянно контролировать и отлаживать процесс?

В принтере Formlabs есть возможность запуска и контроля процесса печати удаленно при условии предварительной подготовки к работе. Плюс бывают ситуации, когда выручает инженерная смекалка. У наших ребят в Екатеринбурге стоит самый дешевый FDM-принтер, на который они установили веб-камеру и подключились к нему с домашнего компьютера. Когда через камеру было видно, что деталь напечаталась, они могли подвинуть экструдер, выпихнуть изделие из принтера и запустить в печать следующее. Все гениальное просто.

Какой рекорд по продолжительности печати на 3D-принтере у «Карфидов Лаб»? Какое вообще максимальное время изготовления и ограничено ли оно чем-то?

На время печати влияет не только размер детали, но и ее наполненность. Мы можем выставить в настройках принтера такие параметры, чтобы он оставлял внутри детали полости. Это здорово сокращает время печати, но детали в таком случае и по качеству и по свойствам становятся хуже. Все зависит от того, что и для чего мы печатаем. У нас иногда печать остается на ночь: утром процесс запускается, а следующим утром мы забираем готовую деталь.

Существуют ли сегодня какие-либо ограничения у 3D-печати? Возможно ли, например, напечатать человеческое сердце или простую пиццу?

Наверное, я здесь буду рассуждать как дилетант, потому что мы все-таки не специализируемся на 3D-печати настолько сильно, чтоб детально погрузиться в способы и разнообразие технологий, которых сейчас десятки. Сегодня мы можем встретить 3D-принтер в обычном торговом центре. Схема типичная: тот же экструдер, просто другого размера и немого иначе устроен, но выкладывает какие-то структуры из шоколада. Или те же самые строительные принтеры, которые активно развиваются. И опять все знакомо: три оси, сопло, только из него выходит не пластик или шоколад, а бетон. Такие дома уже есть, они, конечно, простые, но люди пробуют и развивают эту технологию.

Печать живых тканей пока находится на этапе зарождения, но в России уже есть как минимум одна компания, которая занимается разработкой подобных принтеров. Речь, конечно, пока не идет о том, что мы напечатаем полноценный орган, но какие-то ткани сейчас уже можно изготовить. Я думаю, что в конце концов появятся такие решения, которые позволят целиком выращивать живые органы.

Официальный импортер - компания IPC2U, где Вы можете приобрести всю линейку продукции Formlabs, а также получить консультацию и бесплатное обучение.

В июне 2019 года президент России Владимир Путин, комментируя строительство водопровода в селе Каскара Тюменской области, заявил: «...нужно пользоваться современными методами очистки воды. У нас крупные предприятия, в том числе, работающие в сфере оборонно-промышленного комплекса. Одно из наших ведущих предприятий, МИТ (Московский институт теплотехники), сделал замечательное открытие — изобретение [патент] по очистке воды, причем эффективно работающее. Никак им не пробиться в регионы».

На сегодня большинство способов очистки воды, патенты на которые уже получены, подразумевают обработку воды в ходе нескольких этапов: сначала из воды удаляют крупный мусор, затем дают отстояться, после чего начинают предварительное хлорирование. После этого регулируется кислотность воды, а затем добавляются вещества для удаления взвешенных в воде частиц. Затем воде дают отстояться и убирают образовавшийся осадок, после чего фильтруют жидкость и отправляют дальше по водопроводной системе, которая в конечном итоге приводит воду в наши дома.

Авторы патентов: Юрий Соломонов, Юрий Лужков, Николай Пуресев, Николай Карягин, Борис Гончаренко и другие.

Патентообладатели: Московский институт теплотехники, АО «Высокоэффективные электроразрядные технологии и оборудование», ЗАО «Московские озонаторы»

Патенты: 2280011, 2374184, 2495831, 2495832, 2498944, 2505487, 2509732, 2516497, 41724, 2169122

Действительно, Московский институт теплотехники и связанные с ним предприятия являются патентообладателями, а один из его ведущих конструкторов Юрий Соломонов — соавтором целого ряда патентов на очистку вода, а также ее опреснение и озонирование. В базах Роспатента можно найти как их патенты на изобретения по очистке воды, так и патенты на полезные модели. Основной принцип, на котором построены все упомянутые изобретения и устройства — очистка или обогащение воды с помощью озоносодержащих газов.

Другой важный продукт, лежащий в основе пива, — солод. В отличие от хмеля, солод — это не в чистом виде дар природы, а продукт переработки зернового сырья. Зерно (чаще всего для пива используется ячмень) богато крахмалом. Это кладезь энергии, но для брожения крахмал, являющийся полисахаридом, необходимо расщепить на более легкие сахара, в основном мальтозу — ди­сахарид. Это происходит естественным путем при прорастании зерна. Сначала зерно замачивают, а затем помещают в благоприятные для прорастания условия. Проросшее зерно сушат, после чего солод готов к использованию в пивоварении. Из солода готовят сусло, которое подвергается брожению.

Кстати, существуют мифы о некоем порошке, которым в пивоварении якобы заменяют в наши дни природное сырье. Возможно, подобные слухи появились потому, что в Европе крупные фабрики поставляют смолотый солод в виде крупы или порошка небольшим пивоварням, у которых нет своих мощностей для его дробления. Но это лишь чисто технологический момент, никак не влияющий на состав и качество сырья. Алкоголь в пиве — следствие жизнедеятельности дрожжей, микроскопических грибов, которые могут существовать как при наличии в среде кислорода, так и в анаэробном (бескислородном) режиме. Имея доступ к кислороду, дрожжи быстро размножаются, а в анаэробной фазе активно производят метаболит — этанол. Крепость пива зависит как от дрожжей, так и от плотности пивного сусла. Стандартная крепость пива — 4−5%. Существуют и более крепкие сорта, однако для их получения вовсе нет необходимости добавлять в пиво спирт (как это происходит в виноделии с креплеными винами). Уже давно выведены штаммы дрожжей, способные производить крепкое пиво методом естественного брожения.

Каждый любитель пива наверняка слышал немало мифов об этом напитке, но об одной из «страшилок» стоит сказать особо. Часто приходится встречать утверждение, будто в пенном напитке содержатся женские гормоны и, дескать, употребление пива приводит к феминизации мужчин со всякими неприятными физиологическими последствиями. Приверженцы этого мифа обычно ссылаются на тот факт, что пиво варится с добавлением хмеля, а хмель содержит фитоэстрогены, что созвучно слову «эстрогены» — так называются женские гормоны.

Но, во-первых, гормоны растений и человека биологически отличны друг от друга. Чтобы организм человека (не важно, женщины или мужчины) начал реагировать на фитоэстрогены и в нем накопилось минимальное количество этих веществ, человеку придется за один раз выпить примерно половину железнодорожной цистерны пива (20 т). Причем выпить очень быстро, так как фито­­эстрогены стремительно распадаются в организме. Во-вторых, технологический процесс пивоварения построен так, что сусло с хмелем подвергается кипячению, а известно, что гормоны в большинстве своем являются термонестабильными соединениями, поэтому при данном процессе происходит их разрушение. И в-третьих, фитоэстрогены содержатся не только в хмеле, но также во многих продуктах растительного происхождения, традиционно употребляемых человеком: семечках подсолнечника, гранатах, финиках, чечевице, ромашке. Поэтому говорить о каком-то особом специфическом влиянии хмеля на человека нельзя. Пиво — это напиток, технология приготовления которого оттачивалась тысячелетиями, и вместе с тем по составу ингредиентов он является довольно простым продуктом. Качество пива в итоге зависит от качества этих немногих ингредиентов и от мастерства пивовара.