Разговор с экспертом АлтГУ Николаем Мозговым о 3D-моделировании
Что только не изучают в Алтайском государственном университете! Вот, например, популярное и применимое везде направление 3D-моделирование развивают наши химики. Можно ли напечатать человеческие органы и что ждет эту технологию в будущем, рассказал Николай Иванович Мозговой, доцент кафедры техносферной безопасности и аналитической химии АлтГУ.
– Николай Иванович, ваш основной научный интерес – 3D-моделирование. Что это и зачем его изучать?
– Трехмерное моделирование – это создание цифровых моделей объектов, которое находит применение практически во всех сферах жизни. Применяется везде: на производствах, в легкой промышленности, медицине и в сфере медиа. Визуализируются здания, проектируются детали машин, моделируются органы и создаются персонажи для видеоигр. Любая тара и упаковка обрабатывается в программе, а уже после выходит в продажу. Программ для моделирования много, студенты АлтГУ изучают Kompas21. Он позволяет не только смоделировать что-то, но и выполнить ряд динамических расчетов (приложить определенные нагрузки, испытать на прочность) и посмотреть, как ведет себя модель под действием реальных физических сил. Чтобы работать с программами по 3D-моделированию, нужно знать математику хотя бы на базовом уровне и азы геометрии. В процессе обучения по дисциплинам «Начертательная геометрия. Инженерная графика», «Проектирование систем защиты среды обитания» студенты направления «техносферная безопасность» изучают эту технологию в своей сфере. Изучив все необходимые функции, студенты могут проектировать очистные сооружения, промышленные стоки, циклоны, аэротенки, абсорберы, адсорберы. Могут спроектировать и лабораторию.
– Как можно использовать технологию 3D-моделирования для проектирования беспилотных летательных аппаратов? Что можно сделать в области техносферной безопасности?
– Это направление стало популярным в текущих геополитических условиях. БПЛА – летательные устройства, которые должны быть легкими, прочными и с возможностью нести боевой заряд. Дроны используют аграрии, климатологи, археологи, чтобы вести топографическую съемку местности. С помощью трехмерного моделирования изготавливают корпус и раму, подвесы и крепления, антенны, радиочастотные модели и другие объекты. Быстрое создание цифровых моделей позволяет сократить время на проектирование и тестирование реальных предметов, а также снижает затраты производства. В сфере техносферной безопасности 3D-моделирование играет важную роль в создании инструментов и средств, направленных на предотвращение аварий, минимизацию рисков и повышение уровня безопасности на производственных объектах. С помощью трехмерного моделирования создаются шлемы, маски, бронежилеты, камеры видеонаблюдения, ограждения и манекены.
– Ваша монография опубликована в авторитетном зарубежном издательстве Lambert Academic Publishing…
– Да, совершенно верно! Монография была опубликована в германском издательстве LambertAcademic PublishingGmbH & Co KG в 2012 году. Она посвящена стеклопластику и особенностям его механической обработки. Там собраны все материалы, исследования, которые проводили с этим материалом. Это и сверление стеклопластика, и точение, и сбор рекомендаций по режимам обработки. Помимо того, даны рекомендации по средствам индивидуальной защиты при работе с материалом. Материал интересный, очень прочный, не уступает металлам, но в отличие от них не подвергается коррозии, что важно при работе в агрессивных средах. Он обладает высокими механическими свойствами, малым удельным весом и высокой теплостойкостью. Стеклопластики обладают низкой теплопроводностью, прочностью, сравнимой с деревом, биологической стойкостью и атмосферостойкостью. Однако они подвержены влагонасыщению, водонасыщению, истираемости. Стеклопластики начали использоваться в конце Второй мировой войны для изготовления антенных обтекателей. В настоящее время они применяются для производства различных изделий, включая дверные и оконные профили, бассейны, кузова автомобилей и многое другое.
– Возможно ли напечатать органы на 3D-принтере?
– Да, это возможно. Трехмерное моделирование активно внедряется в медицину. Печать органов на 3D-принтере, известная как биопечать, уже становится реальностью. Хотя эта технология находится на ранних стадиях развития, она имеет огромный потенциал для революционизирования медицины. Уже сейчас проектируют 3D-модели сердца, легких, капилляров, клапаны сердца. Предварительно моделируется нагрузка на эти органы, чтобы проверить их жизнеспособность. После уже производится печать, сначала тестовая. Она сравнивается с размерами органов человека: пройдя все этапы, проверенная модель тестируется в лаборатории для создания реальных изделий из синтетических материалов, очень близких к человеческой ткани. Уже успешно напечатаны простые структуры, такие как кровеносные сосуды, кожа и хрящевые ткани. Технология также отлично применяется в стоматологии. Исследователи работают и над печатью более сложных органов, таких как почки и печень.
– Что 3D-технологию ждет в будущем?
– Думаю, в будущем ее применение в трехмерном моделировании будет только развиваться. Нейросети способны обучаться и за счет этого строить модели намного быстрее человека. К тому же искусственный интеллект используют мировые данные, которые человек физически не может поместить себе в голову. Хочу отметить и то, что в будущем могут появиться новые материалы для 3D-печати, поэтому эта технология станет еще более востребованной.
Эльвира ПЕТРЕНЕВА
Фото Дмитрия ГЕРАЙКИНА
