Год науки в России (2021-й) плавно перетек в Международный год науки (2022-й), и «МК в Твери» продолжает рассказывать о наших земляках, связавших с ней свою судьбу.

Не работа, а игра

Никита Востров – основатель и гендиректор компании «ADDITIVKA», руководитель фаблаба «Physica. Начало пути» при ТвГУ, заведующий учебно-научно-исследовательской лабораторией 3D-моделирования и аддитивных технологий ТвГУ. Кроме того, он руководитель Резиденции мейкеров под эгидой областного детского развивающего центра «Орион». Никита – один из тех молодых рыцарей науки, которые завоевывают ради нее сердца и умы юных жителей Верхневолжья. Причем завоевывают не огнем и мечом, не кнутом и пряником, а индуцируя у школьников со всех уголков Тверской области живейший интерес к знаниям.

- Сейчас мы развиваем компанию «ADDITIVKA», это вендор компетенций в области аддитивных технологий. По сути, структура деятельности объединяет: 3D- и 4D-печать как области знания, наставничество через геймификацию, (от англ. game - игра), пространство «Резиденция мейкеров», мейкерство как образ жизни и STEAM-подход в образовании, - рассказал молодой человек.

- Стоп-стоп-стоп! – закричал корреспондент «МК в Твери», вдруг вспомнивший бессмертных Стругацких: «идеи Ойры-Ойры способны воспринять всего двести-триста человек на всем земном шаре, и среди этих двух-трех сотен довольно много членов-корреспондентов и – увы! – нет ни одного корреспондента». – Переведите!

Выяснилось, что вендор – это компания, занимающаяся разработкой авторских технологий и продуктов, а также выпускающая продукцию или реализующая услугу под собственным брендом. Аддитивные технологии (3D- и 4D печать) – это изготовление деталей на основе данных 3D-модели путем нанесения материала слой за слоем. Геймификация – внедрение игровых форм в неигровой контекст: работу, учебу. Никита Востров разработал образовательные настольные игры, чтобы погрузить учеников в мир аддитивных технологий, познакомить с терминологией и основными процессами. Мейкерство (от англ. «make», создавать) – это философия, в основе которой лежит желание сделать что-то своими руками. Ну а STEAM-подход (Science, Technology, Engineering, Art, Math) – это способ решения задачи, сочетающий теоретические и прикладные навыки из области естественных наук, технологий, инженерии, искусства (гуманитарных дисциплин) и математики.

Никита Востров – яркий представитель качественно нового поколения не только россиян, а, наверное, в целом людей мира. У этого поколения по-другому заточены мозги, оно, как представляется, иначе воспринимает окружающую среду и себя в этой среде. Такой взгляд обусловлен новейшими технологиями, которые сопровождают это молодое поколение с пеленок и которые оно воспринимает как неотъемлемую данность, примерно как их родившиеся в городе отцы и матери воспринимали горячую воду из крана. Соответственно, лет через 30 эта сегодняшняя молодежь сможет кардинально изменить планету (если, конечно, с планетой до этого что-нибудь не сделают). «МК в Твери» поговорил с Никитой о технологиях, которые меняют мир.

Сложится и разложится

- Вы руководите лабораторией 3D-моделирования и аддитивных технологий. А для каких вообще отраслей промышленности это придумано?

- Технология 3D-печати сегодня применяется повсеместно. Наиболее яркие примеры использования в мире можно наблюдать в тяжелой промышленности – самолетостроении, ракетостроении, автомобилестроении, где с каждым годом все больше элементов создается с помощью генеративного дизайна, топологической оптимизации и, самое важное, за минимально короткий срок. У нас в регионе, к сожалению, я знаю единичные случаи использования аддитивных технологий в промышленности. Хотя быстрое прототипирование и мелкосерийное создание образцов для тестов в том или ином масштабе внедрено почти во всех конструкторских бюро. В Твери есть несколько мастерских 3D-печати, которые оказывают услуги по быстрому прототипированию, несколько конструкторских бюро на производствах освоили этот инструмент. С другой стороны, в Твери неплохо развита стоматологическая печать элайнеров (специальные выравнивающие каппы на зубы из поликарбоната) и печать миниатюр для настольных игр. Безусловно, есть отдельные мейкеры, которые используют 3D-печать для своих проектов.

- Когда изобрели 3D-печать?

- Технология достаточно молодая, ей нет еще и 40 лет. Прототип первого электролитного 3D-принтера изготавливался Чаком Холлом в течение года, и первая модель была напечатана только 9 марта 1983 года, патент же получен в 1986-м. В России 3D-печать начала постепенно развиваться только в 2010-х, когда в мире уже существовало достаточное количество промышленных и настольных принтеров, работающих по разным технологиям. О 4D-печати впервые заговорили в 2013 году, и сейчас существует всего несколько научных групп, занимающихся развитием этого направления в мире.

- Но ведь четвертое измерение в общепринятом понимании – это время. Как его можно «напечатать»?

- В 4D-печати используются те же 3D-принтеры, только само изделие печатается из так называемых «умных» материалов. Это материалы, которые меняют свои свойства с течением времени под внешним воздействием (изменение магнитного или электрического поля, увеличение или уменьшение температуры, изменение влажности и т.д.). Такие свойства находят применения в различных сенсорах и датчиках, доставке лекарств и изготовлении композитных сборок.

В классической 3D-печати готовые изделия стабильны по своим свойствам. Например, если мы напечатаем развертку куба из 6 граней, эта развертка так и останется разверткой, пока сами механически не сложим грани руками. А в 4D-печати можно напечатать такую развертку из «умного» материала, которая потом сама сложится в куб, если ее поместить в магнитное (электрическое) поле, поменять температуру окружающей среды, влажность воздуха и т.д. При возврате прежних условий куб развернется обратно в плоскую фигуру. Процессы обратимы.

Пирожки горячие – только что из принтера

- Какой технологический процесс помогает усовершенствовать 3D-печать?

- Технологический процесс как таковой. Для примера, традиционный способ изготовления выглядит так: идея – чертеж – создание пресс-формы (или мастер-модели) – литье. И снова по кругу, поскольку с первого раза учесть все нюансы и тонкости удается редко. Этот круг длится 6–8 недель (42–56 дней) в лучшем случае. С 3D-печатью процесс такой: идея – создание 3D-модели – печать, и на следующий круг. Цикл 1-5 дней. А если есть ферма, несколько 3D-принтеров, объединенных в сеть и с возможностью дистанционного управления, то за эти же 1-5 дней можно получить серию образцов для тестов. С другой стороны, 3D- и 4D-печать позволяет создавать изделия на порядок сложнее, поскольку процесс изготовления происходит слой за слоем и внутренние полости/каналы/сочленения можно сразу учесть в 3D-модели.

- Чем 3D-печать может быть интересна для широкой публики?

- Технологии 3D- и 4D-печати – это инструменты для работы. Пока их нельзя назвать насколько же стабильными и простыми в использовании, как обычный принтер, где ты нажал пару кнопок и получил результат. Сегодня подобная техника вряд ли востребована в каждом доме, однако потенциал аддитивного производства огромен. Можно развивать пространственное воображение и творческие способности детей. Можно всего за неделю построить себе дом (строительная печать). Появляется шанс заменить сломанную часть изделия, которую уже не купить или не найти. Придуманы даже пищевые 3D-принтеры, способные обеспечить абсолютную уникальность блюда. И если уже реально изготовить протез, то скоро с помощью биопечати можно будет полноценно заменить почку.

- Каковы перспективы технологии?

- Ежегодный мировой рост аддитивных технологий составляет 20-25%, а это очень быстрый темп. Сегодня уже существует порядка 60 разных методов в сфере аддитивного производства, и это не предел, поскольку каждый год появляется несколько стартапов, предлагающих очередной способ создания моделей.

- Кому доступны 3D-технологии? Легко ли их освоить?

- Все зависит от цели, для которой вам нужна 3D-печать. В любом случае первым делом стоит освоить 3D-моделирование, которое является основой для 3D-печати и быстрого прототипирования в целом. Мы стараемся сначала понять запрос клиента и только после этого предложить программу для освоения 3D-моделирования. Есть особенности создания художественных моделей со сложными и неправильными формами и параметрических, основанных на математических закономерностях и строго подчиняющихся зависимостям одних переменных от других.

Со своей стороны мы создали образовательный комплект настольных игр для изучения 3D- и 4D-печати, которые погружают обучающихся в технологии аддитивного производства в игровом формате. В комплект входят две игры. Первая («3D-PRINTING») раскрывает особенности создания собственной студии (мастерской) 3D-печати и в первом приближении помогает понять экономику работы такого микропредприятия. Вторая («Изобретательство») направлена на изучение и закрепление конкретных знаний из области физики, 3D- и 4D-печати, 3D-моделирования, электроники и теории решения изобретательских задач, которые необходимы специалисту для разработки и создания собственных устройств. К слову, наши пространства всегда открыты для мейкеров и тех, кто хочет окунуться в инженерно-техническое творчество.

В очереди на печать - человек

- Чем 3D заинтересовало лично вас?

- Я познакомился с 3D-печатью в 2013 году (с 4D-печатью в 2019-м), и с тех пор все больше сфер моей деятельности связано с этими технологиями. Не будет даже лукавством сказать о том, что теперь мировосприятие проходит через фильтр «Можно ли это сделать качественнее, проще, быстрее, дешевле с помощью аддитивных технологий?». Меня зацепила мысль о том, что теперь нет ограничений в создании чего-то, главное – развивать воображение (проводить мысленные эксперименты) и развивать технические навыки. Таким образом, ты начинаешь действовать как созидатель, а не потребитель.

А началось все с детства, когда я мечтал придумывать разные новые детальки для конструктора «LEGO» и разрабатывать уникальные модели, тогда мне это казалось очень захватывающим. Окончив школу, я поступил на физико-технический факультет в ТвГУ, а в 2013 году на первый выигранный грант по популяризации инженерно-технического творчества мы купили свой первый 3D-принтер. На тот момент я еще не понимал, куда все это приведет. Сейчас у нас своя компания, сделаны первые шаги по созданию открытой мастерской «Резиденция мейкеров» в Твери и сильная команда специалистов в области аддитивных технологий, быстрого прототипирования и промышленного дизайна.

- Есть что-то, что вы буквально мечтаете создать с помощью аддитивных технологий?

- В планах – освоение строительной 3D-печати. Для этого нам в команду нужен строитель-технолог. Сам принтер собрать мы можем, вопрос именно в подборе и разработке материалов. Было бы классно напечатать как минимум мастерскую для наших экспериментов, а со временем выстроить целый городок для аддитивщиков. А высший пилотаж – биопринтинг. Для его освоения нужны серьезные инвестиции в оборудование и специалисты в области медицины. Есть понимание, что биопринтинг может решить многие проблемы со здоровьем, именно поэтому данная технология меня особенно привлекает. В частности, мечтаю научиться печатать полноценную, многосоставную систему: кость – мышцы – нервы – сосуды – ткань.

Мы со своей стороны предлагаем полный цикл в сфере аддитивных технологий. Сначала проводим аудит производственного процесса, чтобы понять, можно ли внедрить аддитивные технологии и улучшить бизнес-показатели, далее помогаем с подбором оборудования, выполняем пусконаладочные работы, обучаем персонал, проводим НИОКР по подбору материалов и обеспечиваем постсопровождение, в том числе поставляя расходные материалы.

Автор: ВАСИЛЬЕВ ГРИГОРИЙ

ФОТО: ЛИЧНЫЙ АРХИВ ГЕРОЯ ПУБЛИКАЦИИ

Источник