«Чердак» и «Мастерские инноваций» ФИОП «Роснано» начинают серию публикаций о новых инженерных профессиях и вузах, где их можно получить. Мы попробуем спрогнозировать, чему нужно учиться сегодня, чтобы быть востребованным завтра. Первая профессия будущего — 3D-печать.

Недавно итальянская компания CSP (Centro Sviluppo Progetti) создала самый большой в мире 3D-принтер. Размер машины — 12 метров в высоту и шесть метров в ширину. В прессе его уже окрестили «монстром». Производители же назвали его The BigDelta. Печатает он небольшие дома. Авторы необычайной разработки говорят, что «монстр» способен сделать малогабаритные, но функциональные строения практически из любого материала. Особенно актуально это для густонаселенных городов, где процветает бедность, а люди живут в трущобах. К тому же его можно использовать, к примеру, в местах, пострадавших от стихийных бедствий для создания временного жилья для пострадавших…

И эта история лишь одна из многих других, раскрывающих перспективы 3D-печати.

От лопасти до уха

3D-печать по-настоящему изменила мир. В 80-х случился 3D-бум: изобретатели массово начали патентовать различные технологии быстрого прототипирования (SLS, LOM, FDM и другие методы). Долго ждать не пришлось — ученые сразу же ухватились за новые разработки, и результатом их работы стали невероятные вещи, о которых раньше говорилось разве что в фантастических романах. Так, к примеру, в 2006 году группа врачей из Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (США) под руководством Энтони Атала создала и имплантировала своим пациентам семь мочевых пузырей из биоматериала. В 2010 году медицинская компания Organovo. Inc объявила о создании технологии, которая сможет создавать искусственные кровеносные сосуды на 3D-принтере.

Через год инженеры Университета Саутгемптона создали первый самолёт, напечатанный на 3D-принтере. В том же 2011 году на конференции по новым технологиям и дизайну TED-2011 было представлено трехмерное устройство для выращивания человеческих органов из стволовых клеток людей и животных. Спустя год все те же американцы на 3D-принтере напечатали титановую челюсть, которую имплантировали 83-летней пациентке. А астрономы из НАСА вообще разработали проект напечатанной лунной базы. Хотят, когда прилетят на Луну, все элементы конструкции получить прямо на месте строительства и не из чего-либо, а из лунного грунта.

Оглядываясь на эти примеры, можно уже не говорить о том, что на 3D-принтере можно напечатать одежду или обувь, или даже еду.

Отечественный производитель

Наши разработчики тоже не стоят на месте. Молодая российская компания Picaso всего четыре года назад стала первой, кто вышел на отечественный рынок со своим продуктом. В 2011 году они разработали первый в России 3D-принтер и сейчас успешно его продают. Еще один показательный пример — молодая российская компания «Моторика». Ребята печатают на 3D-принтерах кистевые «супергеройские» протезы. Дешевые и очень функциональные.

Еще один проект из России — лаборатория 3D Bioprinting Solutions. Ее основатели занимаются конструированием прибора с технологией трехмерной биопечати органов и тканей человеческого организма, а также самой печатью. Летом 2014 года эта компания представила первый отечественный 3D-биопринтер.

Ведущие государственные вузы тоже взяли на вооружение 3D-технологии. К примеру, МИСиС разрабатывает пористые полимерные биоинженерные конструкции с биоактивным компонентом для тканевой инженерии с использованием технологий 3D-печати и работает над созданием нового поколения жаропрочных материалов, в том числе наномодифицированных, на основе интерметаллидов (химическое соединение двух или более металлов, обладающее высокой твердостью) для аддитивных 3D-технологий.

О перспективах

В сентябре этого года компания IDC Manufacturing Insights представила результаты исследования трендов в сфере использования 3D-печати и выхода компаний на зарубежные рынки. В опросе поучаствовали 516 руководителей высокотехнологичных компаний из Европы, Северной и Латинской Америк, а также Азиатско-Тихоокеанского региона.

В опубликованном исследовании говорится, что высокотехнологичные компании все чаще прибегают к 3D-печати для проектирования и создания прототипов новых продуктов. Практический опыт в 3D-печати имеют 66% респондентов, а 28% отмечают, что только приступают к освоению технологии. Как правило, хайтек-компании используют 3D-печать в основном для разработки и развития инновационных продуктов, а основным преимуществом считают ускорение — как самой разработки продукции, так и производственных процессов. При этом 70% респондентов в Европе используют 3D-печать для проектирования новой продукции. Цифры нешуточные и наглядно демонстрируют динамику поглощения 3D-технологиями рынок высоких технологий.

Доказательством этому — полмиллиарда рублей, вложенных «Роснано» в две отечественные компании по 3D-печати. Первая компания будет создана при помощи воронежского «ВСМ холдинга», вторая — в партнерстве с петербургской «Лабораторией «Вычислительная механика». «ВСМ» с помощью 3D-печати будет производить изделия на заказ, подбирать нужные для печати материалы и режимы. Она же займется разработкой линейки отечественных масштабных 3D-принтеров, которые в будущем усилят производственные мощности страны. А вот «Лаборатория «Вычислительная механика» будет делать модели и прототипы сложных деталей, станков нового поколения и деталей двигателей.

«Мировой рынок 3D-печати сейчас активно развивается,  — приводит слова управляющего директора Департамента развития инфраструктуры и инжиниринговых компаний фонда «Роснано» Алексея Гостомельского газета «Ведомости». — За три последних года он в среднем рос на 32,3%. С помощью 3D-печати можно будет изготавливать принципиально новые цельные детали — например, для авиационных двигателей, которые раньше были составными. В России 3D-печать только начала развиваться и с помощью двух сделок фонд надеется способствовать распространению технологий 3D-печати в российской промышленности».

Потенциальными потребителями 3D-продуктов Алексей называет предприятия промышленного станкостроения, автомобилестроения и медицины, производителей электроники и товаров широкого потребления. Так что скоро современные 3-D принтеры реально заменят промышленное производство, а значит, появится спрос на специалистов совершенно нового уровня и квалификации.

Что делать и кем быть?

Очевидно, развитие 3D-технологий изменит рынок труда. MyCorporation два года назад опубликовал подсчеты, согласно которым индустрия 3D-печати достигнет размеров 5,2 млрд долларов к 2020 году, при предполагаемом годовом приросте 14% с 2012 по 2017 годы. А значит, 3D-отрасль стоит рассматривать как одну из приоритетных при выборе специальности уже сегодня. Мы составили список 3D-профессий будущего:

1. Оператор строительного 3D-принтера или BIM-менеджер. Эти специалисты придут на смену каменщикам, плотникам и другим строительным рабочим профессиям.

2. Инженер комплексного цифрового контроля в строительстве. Такой человек будет работать с трёхмерной моделью объекта непосредственно на месте строительства.

3. 3D-дизайнеры. Быстрое прототипирование попросту не сможет существовать без этих людей. Тут целое поле для работы. Дизайнер может заниматься разработкой товаров или медицинских приборов, визуализацией архитектурных проектов или дизайном в индустрии развлечений. Претендентам на такую должность предстоит иметь непосредственный опыт работы в сфере 3D-технологии и оставаться в курсе новых методов использования 3D-печати.

4. 3D-моделлеры при помощи CAD (системы автоматизированного проектирования). Для того чтобы напечатать любой объект, сначала его прорисовывает дизайнер, а затем CAD-эксперт преобразовывает дизайн продукта в цифровой чертеж, необходимый для 3D-принтера. Для работ, связанных с 3D-CAD-моделированием, будут необходимы навыки выставления размеров элементов, геометрических ограничений и знание материалов.

5. Разработчики и исследователи применения новых технологий. Многим компаниям понадобятся люди, которые смогут найти лучшие и наименее затратные способы использования 3D-печати для производства пользовательских товаров.

6. Химик-разработчик порошков для печати. Кому-то придется работать над созданием порошков для печати в самых разных отраслях. Отрасли понадобятся специалисты по разработке уникальных смесей.

7. Конструктор с биомедицинским и техническим образованием. Медицина активно пользуется возможностями 3D-печати. Благодаря ей, врачам удается спасти больше жизней. Наука тоже не стоит в стороне. На принтерах печатают самолеты, пистолеты и другие предметы, а скоро, может, начнут печатать и еду для космонавтов. А значит, индустрии 3D-печати нужны инженеры и конструкторы с биомедицинским или техническим образованием для дальнейшего развития инноваций и производства созданных на 3D-принтере высокотехнологичных продуктов.

8. Архитектор-моделлер. В области строительства совсем скоро вырастет спрос на 3D-конструкторов, которые в скором времени полностью заменят двухмерную разработку плана конструирования. Благодаря 3D-принтерам можно будет создавать точные модели будущих строений.

9. Педагоги по 3D. Кому-то придется обучать начинающих 3D-специалистов. Количество специализированных курсов будет только расти. Появятся вакансии для педагогов, которые могут преподавать технические и промышленно-коммерческие аспекты 3D-печати. Им необходимо будет обладать знаниями по 3D-моделированию и применению всех существующих технологий печати.

10. 3D-кондитер и 3D-повар. Печать еды на принтере может стать спасением для голодающей Африки и удобным решением для жизни в невесомости. Ученые уже придумали технологию печати еды из белковых гелеобразных веществ (гидроколлоидов). Из них уже сегодня можно напечатать шоколад, пюре, овощи, фрукты, хлеб, каши, грибы, сыры, тесто, пудинг, вареную пасту и молотый кофе. Наверняка необычная технология приживется и в ресторанах.

11. 3D-художник. 3D-печать — бесконечный простор для творчества. Современное искусство вряд ли сможет проигнорировать эти технологии, а значит, в скором времени творческие личности тоже будут постигать методы 3D-печати, чтобы открыть для себя необычные формы и суметь выразить себя в совершенно новом формате.

Где учиться

1. МГТУ им. Н.Э. Баумана, кафедра «Промышленный дизайн».  Если вы хотите работать на крупных предприятиях или, например, в конструкторских бюро, то вам сюда. Все студенты за время обучения овладевают техникой рисунка и построения композиции, изучают современные методы визуализации объектов и принципы системного дизайна — проектирования и дизайн-исследований. В университете есть центр «Системного дизайн-проектирования и прототипирования», оснащенный современными графическими станциями и установкой объемного прототипирования. Часть занятий проводится именно там. Также среди дисциплин специальности числятся: «Инженерная графика», «3D-моделирование», «Технология машиностроения», «Современные методы в дизайне», «Проектирование и моделирование промышленных изделий (дизайн-проектирование)» и др.

Форма обучения: очная

Степень: бакалавр

Сайт: http://www.design.bmstu.ru/ru/index.php

2. НИТУ МИСиС, кафедра технологии литейных процессов.

В прицеле у студентов на протяжении всего обучения быстрое прототипирование и инжиниринг. Выпускник сможет: оценивать конструкцию и внешний вид разрабатываемых изделий; проверять собираемость и работоспособность конструкций; получать металлические детали литьем по выжигаемым моделям; проводить аэродинамические и гидравлические испытания; изготавливать оснастку для опытных образцов (эластичные, силиконовые, металлические напыляемые и эпоксидные формы, литые штампы); изготавливать серийные пресс-формы и штампы литьем стали по выжигаемым стереолитографическим моделям формообразующих; демонстрировать преимущества готовящейся к производству продукции на презентациях и выставках, проводить изучение спроса; изготавливать по томографическим данным копии пластиковых фрагментов черепа и др. для использования в медицине.

Форма обучения: очная

Степень: бакалавр по направлению «Металлургия» (профиль «Технология литейных процессов») и бакалавр по направлению «Технология художественной обработки материалов».

Сайт: http://misistlp.ru/?page_id=14

3. МАИ, факультет №9 «Прикладная механика», кафедра 904 «Прикладная информатика».

Специалисты-выпускники работают в дизайнерских отделах или бюро, в области компьютерного твердотельного, параметрического и гибридного моделирования, систем автоматизированного проектирования и конструирования сложных и больших технических систем. Например, это внешний дизайн и дизайн внутренних интерьеров летательных аппаратов, дирижаблей, вертолетов и их инфраструктуры (аэропортов, цехов и т.д.). Полученная компьютерная, инженерная и художественная подготовка позволит применить свои знания во многих областях: дизайн промышленных изделий, реклама, полиграфия, системное администрирование сетей и т.д.

Форма обучения: очная

Степень: бакалавр

Сайт: http://www.mai.ru/unit/mechanics/904/

4. МИЭМ НИУ ВШЭ, Бакалаврская программа «Информатика и вычислительная техника».

Тут студент будет изучать сетевые и интернет-технологии, аппаратные и программные средства вычислительной техники, системы компьютерного моделирования и автоматического проектирования и многое другое. Обязательно все учащиеся пройдут практику в лучших IT-организациях и фирмах, среди которых IBM, Microsoft, Zyxel, QNAP, «АйТеко». Так что с метом работы можно будет определиться еще в вузе.

Форма обучения: очная

Степень: бакалавр

Сайт: http://www.hse.ru/ba/isct

5. СПбгПУ, кафедра «Инженерной графики и дизайна», направление «Промышленный дизайн».

Образовательная программа разработана для подготовки бакалавров в области промышленного дизайна. Выпускники владеют инновационными технологиями дизайн–проектирования средств транспорта, продукции военно-промышленного комплекса, промышленных и жилых интерьеров, оборудования, средовых объектов, товаров бытового назначения. В период обучения изучается полный спектр необходимых дисциплин от общехудожественной подготовки до проектной графики, инжиниринга, эргономики, обзора современного рынка инновационных материалов и нанотехнологий, визуализации объектов среды, дизайн-конструирования, брендинга в дизайне, а также сопутствующие дисциплины — психологические тренинги и юридические основы профессии.

Форма обучения: очная

Степень: бакалавр