Одним из самых важных отличий человека от животного является умение создавать инструменты, которые помогают в жизни и в войне. Всю свою историю люди совершенствуют способы и методики изготовления инструментов. Именно это искусство мы называем технологиями.

Простейшим примером такой технологии является нож. В далекие времена наши предки изготавливали его из камня, откалывая от цельного куска "лишние" части. Так до сих пор работают скульпторы. Затем люди нашли способы получения металла и стали изготавливать ножи уже из них.

Я беру глыбу и отсекаю от нее все лишнее. И получается идеальная скульптура ( Микеланджело)

Однако способ изготовления и технология оставались прежними: брался кусок металла, заготовка, и из него, отсекая лишнее или обрабатывая, изготавливали нож или любой другой предмет, нужный человеку. Для этого люди придумали разнообразные станки: сверлильные, чтобы делать отверстия; токарные, чтобы получать такие поверхности, как цилиндр, конус, шар; фрезерные, чтобы обрабатывать различные плоские поверхности.

Такие технологии получили названия вычитающих, потому что нужное изделие получают в результате отсечения или "вычитания" материала от исходной заготовки. При этом доля использования материала составляет в лучшем случае 50%, а в некоторых видах обработки не более 20–30%, то есть, такие технологии очень неэкономичные.

Во второй половине 20-го века ученые придумали "добавляющие" технологии изготовления различных изделий, это означает, что материал добавляется по мере изготовления изделия. Эти технологии получили название аддитивные от английского слова additive – добавка. Еще их называют 3D-технологиями, от английского 3-dimensional, т.е. трехмерными технологиями. Они позволяют использовать только такое количество материала, которое необходимо для готовой детали. Микеланджело ничего не потребовалось бы отсекать.

Но главное не то, что аддитивные технологии позволяют экономить материал, а то, что можно, например, вырастить "деталь в детали".

Можно вырастить деталь с переменными по толщине свойствами материала, можно выращивать сетчатые конструкции, которые невозможно получить ни литьем, ни механообработкой. Например, очень сложные системы охлаждения, и при этом заменить целые узлы, собранные из нескольких деталей, одной деталью.

Первые 3D-принтеры были предназначены для производства изделий преимущественно из нескольких видов пластика, тогда как сегодняшние установки способны производить детали из металлов и строительных материалов, что существенно расширяет области их использования. Уже появились примеры изготовления из металлов деталей самолетов, оружия и мостов, а из строительных материалов целых домов. Конечно, в каждом случае требуются свои особые 3D-системы.

Благодаря технологии объемной печати, уже сегодня можно печатать сложные трехмерные проекционные модели зданий с точностью передачи в 100 микрон. Особенно актуальны они для научных институтов, ведь теперь можно не только делать прототип, но и прикасаться к нему при провождении исследований.

Ювелиры также оценили новинку - благодаря принтерам нового поколения можно без труда создавать отливочные формы для самых замысловатых изделий. А вот у археологов появилась возможность не просто зарисовывать предполагаемую проекцию найденного элемента, но и практически воссоздать его точный вид.

Мечта ученых, которая вполне может стать былью - создание "пищевых принтеров". Такое изобретение сможет из доступных белков и углеводов производить настоящие продукты питания, и создавать человеческие органы, что особенно актуально для людей, которые не могут найти доноров. Уже сегодня практикуется печать межпозвоночных дисков и стволовых клеток. То есть все, что наши предки считали фантастикой, и что мы сейчас видим в кино, скоро станет обыденностью, которая сделает жизнь проще и легче.

На первом этапе изготовления детали на компьютере в специальной программе рисуют 3D-шаблон объекта, который будет распечатан. Затем, программа обрабатывает данные, моделируя слои будущей детали. Третий этап – послойное формирование детали в 3D-установке.

Существует три типа таких установок. В первом типе материал, из которого будет изготовлена деталь, в виде порошка сыпется – добавляется - на рабочий стол, где порошок расплавляется лучом очень мощного источника излучения – лазера, и в результате спекается. Так происходит многократно, слой за слоем. Во втором – используются так называемые фотополимеры, т.е. материалы, которые затвердевают от того же лазера под воздействием света. В третьем – используются материалы, которые застывают сами, без источника света, например, цемент.

Принцип работы 3D-принтера выглядит следующим образом:

1. Дозирующая камера наносит слоями композитный порошок на дно специальной камеры.

2. Ось принтера распределяет порошок тонким слоем.

3. Струйная печатная головка наносит бесцветный клей в то место, куда будет нанесен следующий слой.

4. Следующий слой порошка "склеивается" с предыдущим, и процесс повторяется до тех пор, пока объект не будет полностью сформирован.