21 апреля 2020 г.
Мир столкнулся с тяжелейшим мировым кризисом, аналогов которого не было в новейшей истории. Но и сам мир, в который пришел этот кризис, радикально изменился за последние 10 лет. И одной из технологий последнего времени стала 3D-печать. Да, она не стала такой прорывной, как например облачные сервисы, смартфоны, соцсети и многое другое, но, тем не менее, стабильно развивается и вносит вклад в трансформацию, возможно, самой консервативной технологической цепочки — промышленного производства товаров. Все это, конечно, очень интересно, но какое имеет отношение к борьбе с коронавирусом?
«Мейкеры против COVID-19»
Все началось на севере Италии чуть больше месяца назад, когда больницы испытали одномоментный шок от увеличения больных, которым требовалось подключения к аппаратам ИВЛ. Проблема заключалась даже не в нехватке самих аппаратов ИВЛ, а в том, что в каждом аппарате установлен кислородный клапан, с помощью которого больных подключают к системам искусственной вентиляции легких. Клапаны рассчитаны на использование только в течение 8 часов, после чего его надо менять. От наличия этой маленькой пластиковой трубки реально стали зависеть жизни людей. Через СМИ врачи обратились за помощью, и она пришла откуда не ждали: местный стартап, занимающийся дизайном — компания Isinnova прислала в больницу двух своих инженеров, которые взяли клапан и через 3 часа приехали назад с таким же напечатанным на настольном 3D-принтере (рис. 1). Тут же провели испытания на пациенте, и было установлено, что клапан работает хорошо. Врачи попросили привезти хотя бы 100 таких же, и речь шла только об одной больнице.
Это стало началом движению «Мейкеры против COVID-19», главной целью которого стало спасение жизней людей в период пандемии посредством изготовления средств индивидуальной защиты и другой продукции для нуждающихся. Мейкеры и компании, занимающиеся 3D-печатью по всему миру, включились в борьбу за здоровье и жизнь людей. Самой большой проблемой по всем миру по-прежнему является дефицит масок, и при этом обычные медицинские маски являются слабой защитой. И тогда был предложен вариант защитного щитка. Чешский производитель 3D-принтеров Prusa Printers в течение 3 дней, перебрав десятки вариантов дизайна, разработал и согласовал с министерством здравоохранения Чехии модель защитного щитка (рис. 2), держатель которого печатается на 3D-принтере, а защитная поверхность вырезается из прозрачного пластикового листа ПЭТ.
По словам врачей, мейкерское средство защиты уже зарекомендовало себя в «боевых» условиях инфекционных отделений (рис. 3). Во-первых, маска не позволяет случайно прикоснуться к лицу во время работы, во-вторых, защищает глаза, нос и рот от попадания вирусного аэрозоля. Важной характеристикой изделия является возможность ее многократного использования после дезинфекции, что в ситуации дефицита защитных средств особенно важно.
К начавшемуся как движение энтузиастов явлению быстро стали присоединяться крупные компании. В частности компания HP Inc. создала специальную страничку на своем веб-сайте, где выложила изображения 3D-моделей различных предметов, которые можно напечатать и которые могут помочь врачам или обычным людям защитить себя. На сайте представлены модели защитных щитков различного дизайна, многоразовые пластиковые маски, где в качестве защитного средства выступает обычный ватный диск или салфетка, накладки на запястья, адаптеры для открывания дверных ручек без касания ладонью, держатели медицинских масок, которые снижают нагрузку на уши и другие модели, их можно напечатать, как на профессиональных, так и на настольных принтерах (рис. 4 и 5).
Похожими страницами обзавелись и другие гиганты индустрии, например компания 3DSystems, которая смогла наладить кроме всего перечисленного производство специальных назальных палочек для взятия анализа на коронавирус, нехватка которых остро ощущалась в США, особенно в первые недели эпидемии (рис. 6). Для печати этих модели были использованы производительные 3D-принтеры, печатающие биосовместимыми материалами.
Другим важнейшим способом помочь людям стала переделка масок для снорклинга в аналог аппарата ИВЛ. Их стали использовать, как альтернативу ИВЛ в тех случаях, когда еще не было необходимости в интубировании. Для этого нужно было напечатать переходник, позволяющий подключить маску к медицинскому оборудованию.
Желтенькая трубка, которую вы видите на фото (рис. 7), и является тем самым 3D-печатным адаптером, который был быстро сконструирован итальянскими инженерами, что позволило применять это решение при необходимости.
В России сообщество энтузиастов создало сайт, где можно найти всю информацию о том, как помочь: это можно сделать, перечислив деньги, начав печатать модели или предоставив мейкерам необходимые для печати материалы (рис. 8).
О «гибком производстве»
И хотелось бы вернуться к названию этой статьи, где упоминается термин «гибкое производство». Что же это такое. Буквально в прошлом году один из лидеров в производстве настольных 3D-принтеров, компания Raise3D, предложила этот термин, продвигая концепцию так называемых «ферм 3D-печати», которые, по замыслу авторов, могут быстро переключаться от производства одних продуктов к совершенно к другим. В прошлом году в России был реализован первый проект такой «фермы», которая развернута в компании 2050 AT с целью внедрения аддитивных и гибридных технологий в машиностроительных и сервисных подразделениях ТМХ — крупнейшего производителя железнодорожного и городского рельсового транспорта в России и СНГ.
Эта ферма была развернута для печати запчастей для старых железнодорожных вагонов и ремонта локомотивов. Но сейчас 2050 AT, как и многие другие компани, готова приступить к печати на 3D-принтерах базовых комплектующих медицинского оборудования для поддержки потребностей российского рынка в условиях эпидемии COVID-19.
Говоря о гибком производстве, я бы выделил 3 важнейших фактора в этой концепции:
- Скорость развертывания производства новой модели, которая реально может занимать часы, а не месяцы, как это происходит в классическом производственном процессе, где нужно как минимум создать пресс-форму, чтобы начать что-то производить.
- Низкая себестоимость материалов, которая позволяет создавать изделия низкой стоимости, но высокой ценности. Например в случае с клапанами для ИВЛ себестоимость одного изделия была 1 евро.
- Мобильность, а именно возможность развернуть «ферму» буквально за день в любом более не менее подходящем месте, а также возможность моментально передавать саму технологию производства в любую точку мира за минуты.
Примеры
Ну и напоследок еще несколько примеров. Модель защитного щитка разлетелась по миру буквально за считанные часы, и мейкеры по всему миру начали ее производство и доставку врачам. Например, так сделали наши коллеги из немецкой компании-дистрибьютора ИТ и 3D-оборудования OKM 3D.
А на фото (рис. 9) можно увидеть «ферму» на базе оборудования Stratasys, которая была развернута в Италии буквально с колес. Принтеры даже не стали снимать с паллет, а сразу запустили в работу для скорейшего начала печати защитных щитков, ежедневная потребность в которых только в США составляет 40 тысяч штук в день (рис. 10).
Находясь на самой начальной стадии развития, концепция гибкого производства прекрасно проявила себя в этих экстремальных условиях. И, возможно, уже по окончании текущего кризиса мы увидим гораздо больший интерес к 3D-печати не только как к технологии для создания прототипов или макетов (как в большинстве случаев она используется сейчас), но как к альтернативной технологии мелкосерийного производства различных предметов и элементов оборудования.
Оставайтесь дома, будьте здоровы!
Источник: Александр Корнвейц, генеральный директор компании «Цветной мир», эксперт рынка 3D-печати