Будет ли 3D-принтер в каждом доме?

Будет ли 3D-принтер в каждом доме? Один из самых частых вопросы, который мне приходится слышать и читать. И все бы ничего, если не приходилось бы отвечать на этот вопрос. В последнее время я стал так часто объяснять одно и тоже, что решил написать отдельную статью по этому поводу. Давайте попробуем ответить раз и навсегда на этот вопрос, опираясь на новости, рынок и историю.

Вводная часть

Суть вопроса заключается в распространении технологии, а не в ее создании. Это, на мой взгляд, важное уточнение, поскольку создание инновации может происходить случайно, а применение технологии в частном, закрытом порядке в определенных целях может быть никак не связано с последующем описанием. Для того, чтобы мой ответ был аргументированный, я хотел бы опираться на основные (на мой взгляд) составляющие необходимые именно для распространение инновационного продукта или технологии в массы:

  • Экономическая выгода.Когда я говорю про экономическую выгоду, я не имею ввиду выгоду для создателя технологии. Я имею ввиду выгоду для всех участников процесса распространения новации. Выгоду не с точки зрения сокращения каких-то издержек при использовании продукта, я имею ввиду не это. Если новый подход, продукт, технология позволяют зарабатывать деньги всем участникам распространения, то продукт получит это распространение. Только экономическая заинтересованность всех участников распространения заставляет шевелиться распространителей.
  • Временные рамки. Под временем я подразумеваю не сокращение времени на решение той или иной задачи применяя продукт (например применив продукт мы стали делать что-то быстрее), а время, которое пользователь должен затратить на изучение этого продукта. По сути это время, которое необходимо потратить пользователю, чтобы он научился пользоваться новшеством. В продолжении этого пункта можно написать отдельную статью, где частыми терминами будут: пользовательский интерфейс, удобство взаимодействия, простота обслуживания, скорость реакции, инструкции, подсказки и т.п. Но это совершенно другая история, а суть я думаю Вы уловили.
  • Принятие большинством. Рынок должен быть готов к принятию инновации. Иногда инновации рождаются раньше своей потребности. То есть когда население, а как следствие потенциальный рынок, будет готово принять новацию, а совокупность других рынков будет позволять, а в некоторых случаях помогать новшеству распространяться, то будет открыта потребность.

Получается, чтобы инновационная технология получила свое развитие, необходимо соблюсти прямо какой-то парад планет. Все звезды должны совпасть. И это можно предвидеть. Как? Хороший вопрос. Но для начала я бы спросил «когда?». Когда мы можем предвидеть распространение инновационной технологии? На мой взгляд тогда, когда один из трех пунктов, перечисленных выше прошел полный цикл и подошел к своему логическому завершению. Только при полном выполнении хотя бы одного из пунктов мы можем судить и предполагать, когда будет завершение остальных. Потому что, как показывает мой исследовательский опыт, стоит только закрыться одному из пунктов, всё. Жди всех остальных. И не просто жди, а жди и будь готов!

Применительно к технологиям 3D-печати, уже сейчас экономическая выгодаот распространения 3D-принтеров очевидна. Существуют даже компании, которые зарабатывают исключительно на распространении именно 3D-принтеров. Дилерские условия, предлагаемые производителями 3D-принтеров тоже, по большей части, лояльные для распространителей. Это прекрасно! Временные рамки, необходимые на изучение взаимодействия с 3D-принтером для запуска стандартных логических цепочек (запуск печати, перезаправка материала, обслуживание принтера) уже отработаны на высоте. Запустить 3D-принтер сейчас не сложнее, чем, например, включить компьютер и открыть YouTube. Однако, что же сейчас мешает широкому распространению такой инновационной технологии, как 3D-печать? Пока рынокне готов! Постараюсь от большого к малому объяснить почему и ответить на вопрос, поставленный в теме статьи.

Где взять 3D-модели?

Дело в том, что для нормального запуска 3D-принтера необходима 3D-модель. 3D-модель это цифровая форма будущего изделия. 3D-модель задает, что именно будет печатать 3D-принтер. 3D-модели бывают 2-х видов: полигональные (органические) и параметрические (твердотельные). Разница заключается в том, что полигональные модели создаются путем позиционирования относительно друг друга большого количества треугольников, связанных между собой по сторонам. А твердотельные модели задаются уравнениями и формулами. Создание и редактирование 3D-моделей происходит в специальных редакторах. Как в случае обычной 2D-печатью мне необходимо иметь цифровое изображение. Которое в свою очередь может быть растровым или векторным. С растром попроще, с вектором чуть сложнее, но можно все линии уравнениями задать. Попробуйте нарисовать 3D-модель, используя уравнения. Конечно стандартные формы у Вас получатся без проблем задать параметрическим уравнением, а что делать с моделями сложной геометрии, органическими моделями и, Боже упаси, моделями бионического дизайна? Почему я провожу аналогии именно с векторным и растровым изображениями Вы поймете чуть далее. Но, как и в случае с 3D-моделями, редактирование растрового или векторного изображения происходит в специальных редакторах. Однако, чтобы получить плоское изображение мне достаточно просто сфотографировать. И все. Изображение готово. Можно печатать. Или просто набрать текст в Word, страница для печати готова. Очень узкие временные рамки, необходимые на изучение процесса получения 2D-изображения позволяют с легкостью освоить процесс 2D-печати, ведь остается просто нажать на кнопку «распечатать». Пока процесс создания 3D-модели не такой простой, как воспользоваться Word. Поэтому сами программы для создания и редактирования 3D-моделей не получили широкого распространения. Помимо широких временных рамокна изучение программ 3D-моделирования, пользовательский интерфейс и сложность восприятия объема на данный момент не позволяют большинством принять подобные ПО. Это один из сдерживающих факторов для распространения и 3D-принтеров в массы. Конечно технологии не стоят на месте, программы по созданию 3D-моделей становятся дружелюбнее, интеллектуальнее и проще в изучении с каждым годом. Даже компания Microsoft выпустила так называемый 3D Paintв последних версиях своей операционной системы. Но создание модели требует других узкоспециализированных знаний: инженерных или художественных. Простите, но чтобы включить электрический чайник на кухне, мне не надо быть инженером или художником.

Конечно существует технология 3D-сканирования. Но чтобы сделать простое изображение, мне достаточно достать из штанов смартфон и сделать снимок. А чтобы сделать 3D-скан, мне надо достать целую лабораторию из чемодана, уметь ее собрать, потом суметь обработать результаты сканирования. Так еще эту лабораторию3D-сканер надо купить. Знаете сколько они стоят? Посмотрите…Пока это никак не вяжется в нажатием двух кнопок на МФУ, чтобы сделать копию страницы. Хотя попытки упростить процесс, даже в случае со смартфоном ведутся: например компания Samsung выпускает новый смартфон с поддержкой 3D-сканирования, а Apple уже давно сканирует Ваши лица с помощью Face ID.

Так что? Получается, ждать нужно до тех пор, пока все не научатся создавать 3D-модели? Я думаю, нет! Мне кажется, появятся системы для поиска 3D-моделей. Что-то типа Яндекс или Google, только для объемных моделей.  А может быть сами Google или Yandex сделают отдельную вкладку «3D-модели» наравне с «Картинки», «Видео» или «Музыка». Представляете, вы забиваете код запчасти на свой автомобиль, а тут Вам 3D-модель. Купить или скачать бесплатно. Или просто поиск по названию, например, подставка для зубных щеток. И вот тогда, наличие 3D-принтера у меня дома или в офисе на работе как никогда становится кстати. Я даже свою ленивую попу никуда не подниму, чтобы сходить за офисной утварью или за подставкой под мыло, например.

Я тут немного почитал, и знаете что? Разработки таких систем уже ведутся. Как пример, Physna привлекла 6,9 миллионов долларов для разработки поисковой системы 3D моделей. Вы представляете? Скоро Вы сможете найти там все, что надо. А еще какие нибудь патрубки, фитинги, заглушки и еще куча домашней или офисной утвари. А может деталь для автомобиля? А выдержит? А это смотря как напечатать и из какого материала. А как узнать? А только от производителя, который уже проверил и параметры написал под моделью. В общем есть над чем поработать ребятам.

Как подготовить управляющую программу? 

На 3D-модели дело не ограничивается. После получения 3D-модели необходимо ее перевести на язык, который поймет 3D-принтер. Что это означает: после выбора параметров ПО должно разделить модель на слои и спроектировать процесс 3D-печати. Существует большое количество ПО, которые позволяют готовить управляющие программы для 3D-принтеров. Но с глубоким убеждением могу заявлять, что на момент написания статьи ни одна программа не позволяет в полностью автоматическом режиме подготовить код. То есть просто «закинул модель -> нажал на кнопку печать» не получится. Хотя еще пару лет и ПО будет отточено. Как сказал один умный человек, количество рождает качество. Сейчас производители многие моменты оставляют за пользователем. Что пока негативно сказывается на временных рамках, которые мне надо потратить на изучения таких параметров как высота слоя, заполнение, ретракт, ширина экструзии. Господи, как сложно. Мне хочется просто скачать 3D-модель своей подставки для зубных щеток и получить его к утру. А параметры печати пусть подтягиваются из файла самой модели.

Закономерности развития технологий

Любая инновация развивается примерно по одинаковым закономерностям. Отличия заключаются лишь в том, что каждая новая инновация развивается быстрее, чем предыдущая, поскольку она уже опирается на предыдущие. То есть скорость развития (распространения) инноваций с каждым новым случаем происходит быстрее во времени. Развитие получают те технологии, которые вписываются к своего рода временную спираль, которая имеет конусообразную форму. Для того, чтобы объяснить на примере, давайте за основу возьмем развитие рынка персональных компьютеров.

Когда появились первые ЭВМ, были компании, которые сдавали вычислительные мощности своих ЭВМ в аренду. Так сказать, брали деньги за час использования своего компьютера. Что-то типа студий 3D-печати в настоящее время. Час работы 3D-принтера стоит каких-то денег. Хочешь бери и сам печатай, хочешь мы тебе напечатаем, без разницы. Однако в процессе развития и распространения совокупности факторов, влияющих на распространение ПК, нужда в таких компаниях отпала. Ну кому сейчас нужны такие центры, если я могу на смартфоне все вычисления уже сделать. Только приложение нужно скачать, делов то. Даже язык программирования знать не надо =). Однако вовсе такие компании не ушли. Некоторые сохранились. Кто именно? Большие дата центры. Вот Вы сидите в офисе и мощности Вашего ПК стало мало. Например Вам необходимо отрендерить анимацию. Мы через интернет арендуем пространство в таких центрах и продолжаем работу там. Огромные площади, усеянные серверами, видео картами и т.д. То есть получается, если для получения какого-то продукта я использую уже созданную мной технологию, то для быстрого получения некоторой серии такого продукта мне нужен только прирост мощности? Производственной мощности. Проведем аналогию с 3D-принтером. У меня дома или в офсие стоит 3D-принтер. Если я сделал или купил 3D-модель и настроил нужные мне параметры печати, а мне нужно получить 200 или 500 таких изделий, то мне, по сути, нужен только прирост мощности? И что я делаю. Обращаюсь в компании, которые имеют большие 3D-печатные мощности. Так называемые 3D-фермы.

Но в каждом ли доме сейчас компьютер? Будем считать, что в каждом. Конечно, держа в голове тех граждан, которые в виду условий жизни или региона не могут иметь ПК, хотя так или иначе они с ним взаимодействуют. При это давайте не забывать, что первый ЭВМ появился в 1945 году, а в СССР в 1950 году, созданный величайшим ученым, выпускником МГТУ им. Н. Э. Баумана Лебедевым Сергеем Алексеевичем. То есть 60 лет потребовалось для того, чтобы мы в полной мере смогли ощутить полноту компьютерных технологий, хотя лично у меня компьютер появился примерно 15 лет назад, а первый компьютер в семье появился 20 лет назад. То есть процесс распространения начал активную стадию по прошествии более 50 лет с момента появления первого устройства. Напомню, что первый 3D-принтер появился в 1985 году. Если проводить грубую аналогию с ПК (ЭВМ), то пик распространения 3D-принтеров придется на 2035 год. А я думаю, что лет на 5-7 раньше. И вот почему:

  • Развитие VR и AR технологий.А как следствие накопление базы 3D-моделей, которая может быть использована для обмена файлами, в том числе и 3D-печати.
  • Оборудование.Такие станки как MIMAKIили Arcamпоказывают, что уже сейчас 3D-принтер может выдавать готовое полнофункциональное изделие превосходящее по своим показателям изделия, полученные альтернативными методами производств. Развитие рынка приведет к удешевлению производства подобных станков. Появятся 3D-принтеры, способные печатать разнородными материалами.
  • Банковский сектор.На второй строчке рекомендуемых инвестиций стоят аддитивные технлогии. И у них там расчеты посерьёзнее моих рассуждений.
  • Общая популярность.3D-печать — это модно. Кино, мультфильмы, медиа-индустрия. Все используют 3D-печать как некий инструмент новаций, что отлично вписывается в концепцию распространения технологии.
  • Качественная поддержка гос. сектора.В том числе и оборонной промышленности.
  • Прочие плюсы.Удобство, отсутствие оснастки, гибкость технологии и другие преимущества, о которых я писал ранее.

Насколько мы в это верим?

А ровно настолько, насколько хватило наших усилий, средств и нервов для того, чтобы реализовать наши платформы для просмотра 3D-моделей и автоматического оформления заказа на 3D-печать как в WEB-пространстве, так и на смартфонах. Мы первыми в России начали строительство собственной 3D-фермы.

Вкладывая деньги и силы в такие продукты мы не просто рассчитываем на прибыль, мы верим в Аддитивные технологии! Чуть более 10-ти лет пройдет с момента написания этой статьи, как 3D-принтер будет стоять, если не в каждом доме, то в каждом офисе точно!