Что определяет 3D-печать? Здесь, в 3DPI, мы часто задаем себе этот вопрос, особенно когда сталкиваемся с новыми, инновационными и передовыми производственными процессами, которые каким-то образом включают трехмерные структуры. Строго говоря, 3D-печать относится к прямому цифровому производству, слой за слоем, из цифровых 3D-моделей; в более широком смысле он используется для описания любого производственного процесса, в котором используются автоматизированные аддитивные методы.
Гидрогелевая биопечать - это 3D-печать, потому что она является аддитивной, хотя на самом деле это 2D-процесс (хотя на клеточном/органическом уровне эти термины становятся нечеткими). Lego - это аддитивный процесс, хотя это 3D-печать? Что насчет создания контуров? Возможно, мы можем назвать 3D-печать любым роботизированным производственным процессом, который также является аддитивным.
Я часто утверждал, что будущие космические станции - гигантские, которые мы видим в научно-фантастических фильмах - должны будут строиться с помощью аддитивных процессов с использованием роботов, но было бы трудно представить себе единственную 3D-печать робот, достаточно большой, чтобы сделать Имперский Звездный разрушитель или Звезду Смерти.
Они будут построены с помощью роботизированного аддитивного производства или, выражаясь неологизмом, «аддитивного робопроизводства», с использованием множества роботов, работающих вместе. Теперь ученые из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (SEAS) и Института биологического проектирования Висса Гарвардского университета дали нам первое представление о том, как это может работать, благодаря проекту TERMES, недавно опубликованному в журнале Science.
Под руководством главного исследователя Радхики Нагпал, профессора компьютерных наук Фреда Кавли в Гарвардском университете SEAS (она также является одним из ведущих преподавателей Института Висса, где она возглавляет платформу биоинспирированной робототехники) команда разработала роботы наблюдают за изменениями друг друга в окружающей среде и действуют соответственно. Каждый робот выполняет свой строительный процесс параллельно с другими, но не зная, кто еще работает в это же время. Если один робот сломается, ему придется уйти или он столкнется с неожиданными изменениями, это не повлияет на остальных.
Проект TERMES был вдохновлен концепцией стигмергии, своего рода неявной коммуникации, принятой, например, термитами. Это может быть не чистый процесс 3D-печати, но он обладает многими из тех же характеристик: цифровые инструкции, отсутствие отходов материалов, роботизированное выполнение, аддитивное строительство (конечно, кирпичная кладка тоже аддитивна).
Процесс масштабируется и может выполняться как пятью, так и пятью сотнями роботов, но здесь нет «коллективного разума», как в других продвинутых проектах НАСА (которые, по-видимому, были слишком продвинутыми, чтобы их можно было реализовать): каждый робот получает только основные инструкции и работает сам по себе, выполняя свою миссию и избегая других роботов, как термиты, строящие курган.
Команда признает, что идеальный сценарий будущего будет включать в себя как центральный контроллер «глаза в небе», так и децентрализованных роботов, похожих на термитов, со своими собственными локальными инструкциями. В то время как центральный контроллер все еще нуждается в доработке, с термитами, похоже, все в порядке. Создавайте глобально, стройте локально: разве не в этом суть 3D-печати?
ФОТО: Фото Элизы Гриннелл, SEAS Communications