Распечатанная рука

Леон Маккарти почти ничем не отличается от своих 12-летних сверстников. Так же, как и другие дети, он любит спорт и гаджеты. Из-за врожденного дефекта у Леона нет пальцев на левой руке. До недавнего времени он не мог рассчитывать даже на протез из-за его крайне высокой стоимости — от 10 тыс. до 80 тыс. долл. в зависимости от качества. Новая технология трехмерной печати помогла его родителям изготовить протез, на который в противном случае у них просто не хватило бы денег.

На прошедшей в Бостоне церемонии открытия магазина компании MakerBot, специализирующегося на продаже 3D-принтеров, Леон продемонстрировал свою новую руку, изготовленную из пластикового материала. Ее стоимость составила всего 5 долл. Своей новой рукой Леон запросто может ловить мяч, играя в американский футбол.

Полтора года назад друг Пола Маккарти, отца Леона, купил для своей конструкторской компании промышленный трехмерный принтер. И как-то раз обмолвился Полу, что принтер можно задействовать для изготовления недорогого протеза руки.

Трехмерная печать (известная также как аддитивное производство) заключается в последовательном наложении друг на друга слоев определенного материала — пластика, керамики или металла — и выращивании объекта снизу вверх. Печатаемые объекты, созданные при помощи системы автоматизированного проектирования, разбиваются на множество слоев другой компьютерной программой, которая указывает печатающей головке, в каком месте следует выбросить из сопла очередную порцию расходного материала.

Проекты для САПР, представленные в файлах формата. stl, в изобилии встречаются в Интернете и в большинстве случаев могут быть загружены на компьютер совершенно бесплатно. Формат. stl предназначен для моделирования методом стереолитографии и используется в качестве образа для изготовления объекта.

Пол Маккарти загрузил бесплатную конструкцию руки Robohand с популярного сайта Thingiverse, предназначенного для обмена файлами в САПР. Еще около 150 долл. ушло на материалы, и Леон получил первый распечатанный протез.

Работая на циркулярной пиле, ван Ас стал жертвой несчастного случая — пила отрезала ему пальцы. Увидев на YouTube видео, на котором Оуэн демонстрировал разработанную им механическую руку для куклы, ван Ас решил встретиться с ним, и уже вскоре их сотрудничество принесло первые плоды.

Первоначальный вариант протеза оказался функциональным, но с эстетической точки зрения не слишком совершенным.

В начале нынешнего года на Национальном общественном радио прозвучала история о первой руке, отпечатанной для маленького Леона. Она привлекла внимание Билла Салливэна, преподававшего естественные науки в муниципальной школе недалеко от города Марблхеда, в котором проживали Маккарти.

Незадолго до этого Салливэн получил трехмерный принтер MakerBot, которым семья Маккарти могла бы воспользоваться для создания нового протеза.

Присоединившись в Google+ к сообществу разработчиков протезов e-NABLE, Пол Маккарти усовершенствовал конструкцию протеза и отпечатал второй вариант из пластиковых материалов, которые обошлись ему всего в 5 долл.

Сегодня у Леона уже третий вариант руки. Каждая новая версия отличается от предыдущей улучшенными двигательными функциями и возможностями.

По словам Пола, сегодня работы ведутся над совершенствованием движений большого пальца и новыми, более скругленными суставами, которые позволят усилить хват. Распечатанная на трехмерном принтере манжета для предплечья придет на смену футбольному щитку для голени, с помощью которого крепился протез. Конечная цель, по словам Пола, заключается в том, чтобы его сын мог самостоятельно завязывать шнурки на ботинках с использованием протеза.

Компания MakerBot помогла Маккарти усовершенствовать конструкцию протеза. Теперь отдельные детали скрепляются путем склеивания при высокой температуре и давлении. Движения пальцев осуществляются при помощи лески. Леска проходит по каналу внутри пальца и крепится узлом на его кончике с одной стороны и у основания протеза с другой.

Протез состоит из множества составных частей. Чтобы распечатать три-четыре компонента, уходит около двух часов. Пол Маккарти полагает, что, приобретя необходимый опыт, он мог бы печатать за один раз больше элементов, сократив число заданий, посылаемых на печать, до одного-двух.

Компания MakerBot открыла сайт Thingiverse, предложив пользователям размещать на нем собственные проекты. С момента открытия на сайт было загружено более 150 тыс. различных конструкций, начиная от игрушек и различных механизмов и заканчивая медицинскими устройствами, которые можно распечатать на трехмерном принтере.

В настоящее время клиентам предлагается уже четвертое поколение трехмерных принтеров MakerBot — MakerBot Replicator 2.

Компания представила также трехмерный сканер MakerBot Digitizer, который сканирует объект при помощи лазера и записывает полученное изображение на камеру. Затем сканированный образ преобразуется в файл и выводится на принтер, воспроизводя исходный объект. Речь не всегда идет о точной копии идентичного размера — трехмерные принтеры позволяют распечатывать объекты длиной от 2 мм, однако с помощью сканера можно создавать вполне функциональные изделия.

Бре Петтис, один из основателей MakerBot, сравнивает зарождающуюся сегодня отрасль трехмерной печати с отраслью персональных компьютеров в начале 80-х годов.

В 1981 году родители Петтиса купили свой первый компьютер Apple II. И это стало поворотным событием в его жизни.

«Я должен быть благодарен тому, что представители моего поколения стали первыми пользователями персональных компьютеров, — отметил Петтис. — Мне было девять лет, и именно в то время я начал знакомиться с новыми технологиями, изучение которых и позволило мне добиться всего того, что я имею сегодня». Свой первый трехмерный принтер Петтис создал благодаря знанию технологий, однако приобрести такое устройство в личное пользование он себе позволить не мог.

«На разработку одного такого принтера уходят сотни тысяч или даже миллионы долларов, — пояснил он. — Технологии несовершенны, но ничего лучше в мире пока не создано, поэтому мы вынуждены продвигаться вперед методом проб и ошибок».

Вместе с Адамом Майером и Заком «Хекеном» Смитом Петтис построил свой первый MakerBot, который поставлялся в виде набора отдельных компонентов и собирался непосредственно конечным пользователем.

Сегодня трехмерные принтеры MakerBot Replicator 2 поставляются уже в собранном виде по цене немногим более 2 тыс. долл.

Петтис организовал сбор средств в специальный фонд, который будет финансировать приобретение школами собственных трехмерных принтеров. Инициатива, в которой принимают участие компании MakerBot, America Makes и Autodesk, предусматривает сбор денежных средств на сайте для учителей DonorsChoose.org. Учителям, желающим получить принтер MakerBot, также предлагается зарегистрироваться на DonorsChoose.org.