Сам себе инженер: инженерия в фаблаб-формате
Текст: Екатерина Хворова | 2014-07-10 | 6106
Тридцать лет назад на рынок были выведены портативные струйные и лазерные принтеры. Их изобретатели, наверное, и не предполагали, сколь революционными окажутся эти устройства – не только по отношению к текстовой печати, но и ко всей промышленности в целом. Возможно, вы думаете, что это слишком высокая оценка для простых офисных девайсов?

Но есть, как минимум, три причины для столь громкой характеристики. Во-первых, изобретение принтера полностью перекроило несколько отраслей. Практически прекратила своё существование индустрия по производству пишущих машинок. Последнее крупное предприятие отрасли закрылось в 2012 году в Англии, а последняя сошедшая с его конвейера машинка отправилась в Музей науки. В кризисе находится производство фотоматериалов (реактивов, фотобумаги) и сопутствующего фотооборудования – фотографии теперь тоже печатают на принтерах. А вот, например, производство бумаги выросло в разы.

Во-вторых, навыком печати на машинке обладали только специально подготовленные люди. Тогда никому и в голову не приходило, что уметь печатать должны все. Но с изобретением компьютера и принтера навык печати стал для каждого человека столь же естественным, как и умение говорить.

И третье, самое главное – всё ещё только начинается. Эволюция технологий печати привела к появлению 3d-принтеров, и вот они-то действительно перевернут всё с ног на голову. Многие эксперты склоняются к мысли, что промышленности, какой мы её знаем сегодня, приходит конец. Практически всё – от пуговиц до ракетных двигателей – будет изготавливаться посредством 3d-печати. Нам не нужно будет ходить в магазин, чтобы купить себе новую кружку или рубашку – будет достаточно скачать файл с 3d-моделью из Интернета и распечатать его на настольном 3d-принтере. Именно 3d-модели станут основным товаром уже достаточно близкого будущего, а навыки 3d-моделирования также войдут в стандартный набор умений каждого человека, ведь они дадут возможность создавать уникальные вещи, которых нет ни у кого другого. Уже сегодня на 3d-принтерах печатают музыкальные инструменты, протезы конечностей, одежду, игрушки, беспилотники и запчасти для автомобилей... Материалом изготовления, как правило, служат пластики, но есть и принтеры, печатающие металлом – на одном из них не так давно был напечатан действующий пистолет. Уже разработаны пищевые принтеры – с их помощью НАСА готовит еду для космонавтов. На биопринтерах создаются человеческие органы, годные для трансплантации. В них в качестве 3d-чернил используются смешанные с гелем клетки человека, чаще всего стволовые. С помощью строительных 3d-принтеров, печатающих специальным бетоном, делаются строительные блоки. Подготовлены проекты гигантских 3d-принтеров, которые будут печатать целые дома, даже небоскрёбы. Наконец, возможно, именно 3d-принтеры послужат началом для создания первых образцов искусственной жизни – английские ученые из Батского университета реализовали функцию 3d-размножения, создав принтер, способный воспроизводить самого себя.


Конечно, пройдёт ещё некоторое время, прежде чем такие принтеры появятся у нас на столах, – технологии 3d-печати ещё не совершенны, а сама техника достаточно дорога. Но и в этот переходный период доступ к технологиям 3d-печати будет открытым  – посредством фаблабов, создающихся сейчас по всему миру. В них же можно обучиться цифровому производству. Обо всём этом мы и поговорим в нашем материале.

Фаблаб (от английского fabrication laboratory – «производственная лаборатория») – это площадка, укомплектованная оборудованием (ЧПУ станки, лазерные резаки, 3d-принтеры) и специализированным программным обеспечением для цифрового производства, позволяющим быстро, в рамках одной лаборатории, создавать прототипы самых разных изделий и устройств, реализовывать интересные изобретательские идеи и заниматься техническим творчеством. При этом не требуется «ручного» вмешательства в процесс производства – всё контролируется компьютером. Но основной чертой фаблаба является его направленность не на изготовление чего-либо по заказу, а на обучение людей работе с оборудованием и программным обеспечением для самостоятельного изготовления собственной задумки. Помимо широкого спектра цифровых инструментов, фаблабы сосредотачивают и инструменты по созданию электротехнических плат и программированию, а кроме того – опыт и знания, позволяющие интегрировать все компоненты воедино. Таким образом, фаблаб представляет собой среду, в которой идеи рождаются, находят техническое решение и физическое воплощение. При этом все разработки и знания делаются доступными для других.

Первая такая лаборатория была открыта в Массачусетском технологическом институте – она задумывалась как место, куда может прийти каждый желающий и собственными силами реализовать любую, даже самую безумную свою потребность. В 1998 году основатель лаборатории Нил Гершенфельд в целях обучения студентов работе на имеющемся в центре производственном оборудовании запустил учебный курс под названием «Как сделать (почти) всё что угодно». На курс сразу же записалось около сотни студентов, причём далеко не только инженерных специальностей. Слушателей привлекала необходимость получения навыков работы с современными производственными машинами и, не в последнюю очередь, возможность создания индивидуальной вещи, которую нельзя купить в магазине. По окончании курса слушатели оставляли восторженные отзывы, что обусловило популярность курса на протяжении следующих лет.

Опыт первой лаборатории показал, что люди без технического образования, имеющие только интерес и желание, способны легко освоить навыки работы на специализированном оборудовании и воплотить свои фантазии в жизнь. Успех курсов вдохновил Нила Гершенфельда на создание философской основы фаблаба и выведение фаблаб-модели за рамки университета. Вскоре были открыты первые «внешние» лаборатории, в одной из которых стали заниматься бостонские подростки из неблагополучных кварталов – проект заинтересовал даже их.

В настоящее время открыто более 250 фаблабов по всему миру (Америка, Австралия, Индия, Исландия, Испания, Норвегия, ЮАР и др.), причём все они объединены в единую сеть. Чтобы считаться фаблабом,  площадка должна удовлетворять нескольким критериям: иметь определённый набор оборудования, предоставлять открытый доступ к нему желающим (на простых требованиях), должна принять условия, прописанные на сайте Ассоциации фаблабов, и вступить во всемирную сеть фаблабов. Поскольку для обучения используются одни и те же техники, стало возможным создание так называемой Фаблаб-Академии, проведение онлайн лекций и видеоконференций, на которых участники из разных стран делятся друг с другом опытом, идеями и советами. Каждый год организуется большой съезд участников фаблабов, на котором можно поделиться знаниями и обменяться мнениями по различным важным вопросам.

Основное число фаблабов открыто на базе институтов – для обучения студентов, а также для реализации серьёзных проектов, в том числе и коммерческих. Например, барселонский фаблаб создан на базе Института современной архитектуры Каталонии и предоставляет возможность реализации различных проектов и услуг по прототипированию и созданию моделей архитекторам и дизайнерам. К примеру, здесь был создан энергосберегающий дом, получающий электричество от установленных на крыше солнечных панелей, а сейчас прорабатывается идея целого зелёного города. Фаблаб в Манчестере в большей степени ориентирован на промышленные технологии и образование, оказывая для бизнеса услуги по прототипированию коммерческих продуктов, техническому консультированию и обучению. Данная лаборатория по коммерческим показателям является одной из самых успешных в мире. А Амстердамский фаблаб основан общественным центром Waag Society и ориентирован на развитие новых идей в области цифровых технологий, здравоохранения, культуры и образования.

Из существующих лабораторий около 80% расположены в Европе и США. Все их можно считать уникальными, так как они существенно отличаются друг от друга как по стоимости и составу оборудования, так и по задачам, целевой аудитории и реализуемым проектам. В развивающихся странах (Кении, Гане, Индии и Афганистане) всё наоборот – лаборатории похожи друг на друга организацией и наличием только стандартного оборудования. Несмотря на это, именно здесь большое количество проектов, реализуемых в фаблабах, оказываются востребованными в жизни и в дальнейшем воплощаются и тиражируются. Создатели лаборатории говорят, что слушатели в развивающихся странах воспринимали фаблаб не столько как способ самореализации, сколько как возможность с помощью современных технологий улучшить свои бытовые условия. В Гане одними из первых проектов фаблаба стали электрогенератор Теслы и система охлаждения для грузовых автомобилей, перевозящих продукты. В Индийской деревне Пабал в фаблабе были созданы датчики качества молока, которые позволяли контролировать его свежесть и микробиологическую и химическую чистоту.


В развивающихся странах в фаблабах создают в первую очередь предметы, в которых ощущается острая необходимость. Например, в Гане студенты технического университета, на базе которого действует фаблаб, совместно со специалистами MIT собрали энергетическую систему на солнечных панелях для одной из деревень.

Одним из самых впечатляющих проектов, реализованных в развивающихся странах, стал FabFi – open-source-система, которая позволяет с использованием доступных материалов создать беспроводную интернет-сеть из передатчиков, транслирующих сигнал на расстояния до 10 км. Проект был впервые реализован в Афганистане, затем эти разработки стали использоваться и в других странах. FabFi-сеть в Афганистане работает уже в течение трёх лет при поддержке сообщества, но без какого-либо специального обслуживания. Сеть в Кении, построенная на основе этого опыта, начала экспериментировать с управлением качеством услуг и обеспечением дополнительных сервисов за плату.

В российской сети фаблабов одной из первых в 2011 году стала «детская» лаборатория, созданная в Лицее № 1502 при МЭИ («Экспериментариум 1502 МЭИ»), направленная на образование школьников в сфере конструирования и изобретательской деятельности. Возможность ещё в школьном возрасте увидеть, как идея почти магическим образом получает материальное воплощение, как желание превращается в вещь, может стать веским аргументом при выборе будущей профессии. Работа на будущее – одна из основных идей фаблаб-философии.

Что касается «взрослых» российских фаблабов, то в Москве открыт Фаблаб МИСиС, а в Санкт-Петербурге действуют Фаблаб Политех, ХакСпейс-Петербург и Фаблаб ТВН. Фаблаб МИСиС, Фаблаб Политех  и FabLab@School Экспериментариум 1502 являются сертифицированными лабораториями и входят в единую сеть фаблабов. Фаблаб Петербурга, действующий в Хакспейс-формате, заслуживает более подробного описания. Он представляет собой пространство по реализации проектов для молодых специалистов, заинтересованных электроникой, проектировкой, работой на ЧПУ станках, робототехникой, дизайном и 3d-моделированием. При этом Хакспейс (Hacker space – пространство хакеров) позиционируется не просто как место и оборудование для реализации проектов; это, прежде всего, сообщество людей, интересующихся технологиями, электроникой, программированием и другими техническими вещами. Само слово «хакер», давшее названию этому фаблаб-формату, трактуется как «человек, проникающий в суть технологии» и отличается от отрицательного образа, навязанного фильмами. Хакспейс – это место, где люди хотят изобретать и менять мир.

Кроме перечисленных фаблабов, в Москве работает ряд творческих центров, близких к ним по функционалу и назначению. Это лаборатория робототехники и 3d-технологий центра профориентации «Ориентир», лаборатория НТТМ центра профориентации «Технорама на Юго-Востоке», а также лаборатория 3d-моделирования и быстрого прототипирования, созданная в рамках направления профориентации в информационно-аналитическом центре департамента образования Москвы. В будущем планируется создать более 20 подобных центров в Московском регионе и по всей России.


ХакСпэйс – ещё одна площадка для любителей инженерии, науки и технологий, ко всему прочему объединяющая их в сообщество.

Нил Гершенфельд считает, что создателям российских фаблабов необходимо нащупывать свой уникальный путь. Благо, свободных коммерческих ниш, которые в России может заполнить именно фаблаб, чтобы добиться финансовой устойчивости проекта, довольно много. К примеру, это может быть создание инфраструктуры для малого и среднего бизнеса по прототипированию или образовательные услуги по обучению работе на современном цифровом производственном оборудовании. Глава международной ассоциации фаблабов Шерри Ласситер говорит, что в 21 веке студенты должны научиться решать задачи не только в конкретном предмете или области науки, а в области междисциплинарных взаимодействий. Человек не должен говорить «это не моя работа, я не знаю, как это делать» – он должен иметь достаточно знаний в различных дисциплинах. Фаблаб позволяет научить их этому.

А что же дальше? Нил Гершенфельд уверен, что когда-нибудь появятся машины, выполняющие все функции современных фаблабов, но размеры которых позволят установить их на обычном рабочем столе. И если сегодня любой материальный продукт является результатом обработки природных или синтезированных материалов, то в будущем появятся системы, объединяющие синтез материалов и придание им необходимых формы и структуры. Поэтому не случайно, что одну из глав своей книги, являющейся сегодня «Библией» международной сети фаблабов, Гершенфельд озаглавил так: «От персонального компьютера – к персональному производству». С учётом того, сколь быстрыми темпами развивается сеть фаблабов и технологии компьютерного производства, вряд ли стоит сомневаться, что эти идеи Гершенфельда будут реализованы на практике. И вряд ли ждать придётся очень долго.