Напечатаем мир
Софья ТЮЛЯКОВА, член Молодежного исследовательского центра «Право & геном»
Теги: Новые технологии

Иллюстрации созданы искусственным интеллектом
Появившийся в начале 1980-х годов 3D-принтинг изначально представлял собой недоступную абстрактную идею из будущего о больших производственных возможностях, не более того. Стремительно развиваясь, печать от громоздких машин в крупных технологических производствах стала буквально настольной и перешла в быт. По мере развития прогрессивных идей все больше отраслей адаптируют ее: электроника и машиностроение, фармацевтика и медицина, сельское хозяйство и даже ювелирное дело. Список можно продолжать долго, но остановимся на самых ярких примерах.
Быт
3D-печать становится не просто частью повседневной жизни, но даже быта. Уже сегодня можно заказать онлайн домашний аппарат по доступной цене и изготавливать уникальные вещи дома. Зачем это нужно?
С помощью специального бесплатного редактора в Интернете можно нарисовать макет любой вещи. Устройство размером с винтажный телевизор за 6–12 часов с помощью нагретого пластика реализует предмет фантазии автора в жизнь.
Такое технологическое новшество, становясь доступно всем, открывает новые горизонты для творчества. Специалисты креативных индустрий и любители самовыражаются в новых арт-объектах и даже проводят выставки и аукционы 3D-печатной продукции, где предлагают предметы интерьера, домашнюю утварь, напечатанную одежду. Крупные производители всерьез просчитывают потенциальные убытки на случай, когда принтеры окажутся в каждом доме.
Медицина

Полноценно увидеть происходящее в человеке практически невозможно, но при помощи биопринтинга и выращивания органоидов можно отследить процессы в тканях и проводить эксперименты. Это дарит новые возможности в медицине и позволяет биологам заниматься научным творчеством. К примеру, недавно зарубежные специалисты отпечатали функционирующую модель мозга. Хотя ранее уже выращивали органоиды с глазками для аналогичных целей, но биопринтинг является более контролируемым и удобным способом для эксперимента.
Этой весной в Главном военном клиническом госпитале имени академика Бурденко провели первую в мире операцию с биопечатью на пациенте. Для этого был разработан аппарат, состоящий из роборуки, системы биопечати и компьютерного зрения. Хирурги забрали клетки костного мозга пациента и добавили их в биочернила для печати. Траекторию подачи биополимера in situ (то есть сразу в рану) на месте программировал специалист после сканирования места повреждения. Сканирование и биопечать робот провел без участия человека.
Исследователи из Института регенеративной медицины университета Уэйк-Форест, штат Северная Каролина, впервые создали биопечатную кожу, идентичную человеческой. В ней тоже имеется три слоя: эпидермис, дерма и гиподерма. При экспериментальной пересадке мышам кожа, состоящая из шести типов клеток и гидрогеля, сформировала кровеносные сосуды и продемонстрировала нормальное развитие тканей. Применение данной технологии дает шанс на восстановление людям с тяжелыми ожогами, раненым солдатам и пациентам с рядом кожных заболеваний.
Во время пандемии коронавируса с помощью 3D-принтеров были изготовлены десятки тысяч средств индивидуальной защиты. Однако не только специалисты из наук о жизни сталкиваются с открытиями при развитии биопринтинга. 3D-печать органов и тканей создает и новые правовые вызовы. На сегодняшний день вопросы биопринтинга находятся в подвешенном состоянии в большинстве государств.
Текущая редакция российского закона о биоклеточных продуктах не может урегулировать созданные правовые пробелы в силу отсутствия норм о трансплантации (имплантации). В свою очередь, закон о трансплантации органов и тканей не затрагивает напечатанные органы в силу их искусственной природы.
В рамках существующего правового поля 3D-биопринтер, специальное программное обеспечение, получаемые органы и ткани могут быть отнесены к медицинским изделиям. В любом случае сложившаяся ситуация требует создания специализированного законодательства. В нем следует определить терминологию, правовой статус технологии, режим оборота созданных органов, права и обязанности изготовителей, реципиентов и многое другое. Также необходимо учесть требования безопасности и качества продукции, обеспечение равного доступа к достижениям в этой сфере.
Отдельным вызовом является создание цифровых моделей человеческого тела при создании органов. В этой связи актуализируются вопросы охраны персональных данных и цифровых прав, пока полноценно не оформленных легально.
Еда

Практически каждый мировой мегаполис в последние годы предлагает посетить 1–2 заведения с меню из 3D-блюд. Нет сомнений, что через несколько лет 3D-принтеры заменят микроволновые печи на многих кухнях.
Еще в 2012 году в испанской Барселоне была создана инновационная бытовая техника Natural Machines, предлагавшая машину Foodini для печати готовой еды дома из свежих продуктов. В том же году компания Essential Dynamics анонсировала первый в мире пищевой 3D-принтер Imagine Machine.
Существует две основные модели печати продуктов питания. Аппарат экструзионного типа создает изделия послойно, выдавливая съедобную массу на рабочую поверхность. Он позволяет формировать полноценные блюда или продукты.
Аппарат же карусельного типа имеет емкости с различными сырьевыми ингредиентами. Он вращается над рабочей поверхностью, выбирая необходимый продукт и выдавливая его в требуемой дозировке согласно рецепту. Такой тип может хранить практически неограниченное количество рецептов, и для его использования не требуются специальные навыки. Широкий выбор пригодных для процесса ингредиентов позволяет создавать практически любые объемные кулинарные изделия.
Ресторанная индустрия охотно встретила технологическое новшество. Еще бы: появилась возможность печатать кальмара из растительного белка, объемные фрукты в формате жевательных капсул, шоколадные фигуры разной сложности, филе лосося из белков бобовых и экстракта водорослей, жидкие орехи.
Применение новых технологий в продовольственной индустрии позволит создавать уникальные вкусы, снизить количество отходов, тем самым улучшить ситуацию в окружающей среде. По прогнозам смелых футурологов, именно 3D-печать станет единственным способом приготовления пищи в будущем.
Промышленность
На некоторых специализированных рынках 3D-принтеры уже применяются для изготовления промышленных деталей и потребительских товаров. Этот процесс называется прямым цифровым производством, он становится все более распространенным, например, в авиационной отрасли. Компании «Эрбас» и «Боинг» устанавливают десятки тысяч деталей своих самолетов, напечатанных таким образом.
Первые годы здесь использовался пластик, но в силу его недостаточной для тяжелой промышленности прочности ученые ищут способы печати с применением песка и металла.
Технология позволяет получать необходимые детали практически незамедлительно и непосредственно на месте. Для сравнения: традиционные методы металлообработки, такие как фрезерование, ковка и сварка, требуют наличия целого парка оборудования и большого штата специалистов. По сути, это полноценное производственное предприятие. С 3D-печатью все становится значительно проще: имея несколько различных принтеров, можно изготовить основу детали, которая потребует минимальной последующей обработки, выполнимой даже на небольших ремонтных участках.
Изготовление 3D-моделей стало неотъемлемой частью строительства. С помощью моделей проводятся оценка надежности конструкций, соизмерение с ландшафтом и красочная презентации заказчику.
Именно в крупной промышленности получила широкое распространение зеркальная технология — 3D-сканирование. С ее помощью с уже готовых машин, крупных деталей, объектов снимаются мерки и создаются электронные объемные модели, чтобы производить расчеты по эксплуатации и ремонту.
Креативные индустрии
Мир высокой моды тоже встретил 3D-печать весьма радушно. Известные бренды и востребованные дизайнеры создавали свои коллекции с применением напечатанных деталей одежды. Коллекция с 3D-печатью была представлена еще в 2016 году на выставке «Человек и машина» в Центре костюма Анны Винтур нью-йоркского Метрополитен-музея.
Спортивные бренды рекламируют напечатанную обувь, обладающую уникальными свойствами — полной адаптацией под физические характеристики покупателя. Создаются также оправы для очков с индивидуальной подгонкой и дизайном по запросу. С помощью быстрого прототипирования принтеров возможна настройка очков по требованию. В ювелирном деле технология позволяет производить самые мелкие детали, которые бывают недоступны фрезеру.
Эксперты отрасли опасаются снижения ценности брендов, нарушения прав интеллектуальной собственности и сбоя в цепочках поставок. Хотя, как известно, любой прогресс вызывает некоторое волнение, а затем адаптацию к новым правилам игры.
Будущее

Справедливо замечено, что сегодня 3D-печать не удивляет, а поступательно меняет целые индустрии. Очевиден процесс наращивания ее применения во всех отраслях, особенно в нестандартных — космос, мода, питание. В биологии развитие технологий позволит развить персонифицированную и регенеративную медицину, найти новые подходы к созданию лекарств.
По мере развития аддитивного производства в ближайшем будущем мы увидим все более широкое внедрение компаниями, малыми и крупными. Инновации будут глубоко интегрированы со сложными системами проектирования, заказа и логистики. Это позволит воплотить в жизнь как массовую персонализацию, так и классическое крупносерийное производство в масштабируемом формате. Все примеры ведут к повышению качества жизни человека.
Статья была опубликована в журнале «Человек и мир. Диалог», № 4 (17), октябрь – декабрь 2024 г.