В этой статье речь пойдет об одной идее, случайно меня посетившей, показавшейся весьма интересной и перспективной. В дополнение к этому попытка проанализировать путь и обстоятельства возникновения данной идеи привели к весьма ценным применимым на практике выводам, касающимся теории изобретательства. По этой причине я решил все описать от первого лица в хронологическом порядке.

У технологии 3D-печати существует масса неоспоримых достоинств, благодаря которым она становится все более и более популярной. Однако ожидания людей, которые не сталкивались с ней в действительности, часто неадекватно завышены. Во многом это следствие недобросовестных популяризаторов-журналистов, которые в погоне за рейтингами стремятся из всего сделать сенсацию.

Итак, один мой знакомый, зная, что я имею некоторый опыт общения с 3d-принтерами, решил разделить со мной свой восторг этой технологией и её фантастическими перспективами. Сам он с ней, естественно, не сталкивался, но видел по телевизору передачу, где говорилось о том, что наступает новая эра, массовое производство умирает, завтра уже не надо будет ничего тащить из Китая, вместо этого мы сами дома напечатаем всё персонализированное да кастомизированное… Я слышал эту “мантру” уже много раз, но с тех пор, как регулярно стал иметь дело с 3D-принтерами, она не вызывала у меня ничего, кроме скепсиса. И аргументы вроде того, что технология пока очень молодая, в будущем все будет значительно быстрее и дешевле, меня абсолютно не убеждали. И в тот момент я стал озвучивать свои аргументы:

“Да никогда 3D-печать по себестоимости даже близко не подойдет к массовому производству! Ты хоть представляешь себе затраты энергии и аппаратного времени, необходимые для того, чтобы послойно вырастить деталь, которая штампуется за секунду?..”

На этих словах я осекся…

Тут мне придется немного рассказать о роде своей деятельности: около 10 лет я занимаюсь разработкой механических головоломок и их применением в педагогике. Среди прочего у механических головоломок есть одно любопытное свойство — конструкция хорошей механической головоломки предельно проста, а цель выглядит абсолютно недостижимой, при этом достаточно просто построить логически четкую аргументацию, почему решение не может быть достигнуто.

И пока человек мыслит в рамках этой аргументации — решение действительно невозможно. Достигается же оно тогда, когда человек обнаруживает, что вся эта аргументация описывает лишь рамки стереотипа, а действие, приводящее к решению, выходит за эти рамки. Иными словами, как бы ни было очевидно, что выхода нет, он может быть найден и может оказаться предельно простым и красивым.

Так вот, поймав себя на категоричном скептическом утверждении, я стал осмыслять границы этого стереотипа — ловушки, в которую попало мое мышление. Я был уверен, что 3D-печать не сможет конкурировать с массовым производством по причине послойности, следствием которой является длительность, трудоемкость и высокая стоимость процесса. Исходя из своего жизненного опыта, я мыслил послойность неотъемлемой частью 3D-печати. А действительно ли она неотъемлема?! Уже после я проштудировал значительный объем информации в поисках ответа на этот вопрос. Наиболее полные списки технологий мне встретились в русской и английской Википедии, а также на Geektimes, но никаких следов бесслойной печати найти мне не удалось. Значит ли это, что создание такого метода в принципе невозможно? Должны ли мы воспринимать послойность как догму 3D-печати? Или может быть существуют другие неоспоримые аргументы, доказывающие, что альтернативного послойному варианта ни при каких условиях быть не может?

В действительности хочется поставить вопрос гораздо шире: существует ли достоверный верифицируемый скепсис, то есть такие логические построения, основываясь на которых можно безошибочно утверждать, что какая-либо творческая задача точно не имеет решения? На чем может быть основана уверенность, что наша аргументация описывает действительность а не стереотип? Как можно доказать, что ни при каких условиях не может быть найдена идея, которая является решением творческой проблемы, реализации проекта или изобретательской задачи?

История изобретательства полна примеров нелепого скепсиса выдающихся экспертов. Например, Кельвин, думаю, небезосновательно, утверждал, что летательные аппараты тяжелее воздуха невозможны, Эдисон считал переменный ток выдумкой, не заслуживающей внимания… Список таких примеров можно продолжать долго. С другой стороны, на мой взгляд, не может быть и никакого доказательства, что идея решения какой-то проблемы непременно должна существовать. Хотя что можно сказать об идеях, которые существуют в потенции? Пожалуй, только то, что всегда остается простор для их поиска. Таким образом нет несостоятельных идей и проектов — есть недоразвитые идеи.

Итак, если у нас нет оснований “верить” скепсису, даже если он подкреплен авторитетом и железными аргументами, то можно легко прийти к выводу, что с творческой точки зрения роль скепсиса является исключительно деструктивной. Это следует из того, что скепсис создает в сознании ложные иллюзорные преграды, ограничивающие наш творческий потенциал, представляя возможное недостижимым. Именно такого мнения я придерживался долгое время.

В действительности, как показывает описываемый случай, если скепсис подвергнуть соответствующему анализу, то можно извлечь из него нечто очень ценное, внести лепту в теорию постановки изобретательских задач. По сути любая существующая проблема — это шанс для изобретателя, но это еще не есть изобретательская задача, а нечто вроде “пойди туда, не зная куда…” Но благодаря скепсису мы можем исключить те области, “куда ходить не стоит”. Таким образом скепсис является изнанкой креативной идеи, он очерчивает ее контуры, подобно тому как скульптор при работе с камнем удаляет всё лишнее. Но для того, чтобы скепсис стал продуктивным, надо “научиться его готовить”, так как чаще всего он воспринимается как чистое законченное отрицание, которое не подразумевает никаких дальнейших действий. И это усугубляется нашими культурными особенностями: как только вы делитесь идеей, почему-то почти каждый считает своим долгом ее раскритиковать и показать вам, что она бесперспективна, вместо того, чтобы в первую очередь попытаться увидеть в ней что-то ценное, даже если в ней есть недостатки.

Теперь давайте вернемся к нашей изобретательской задаче. Анализ моего скептического утверждения подсказывает нам, что решение, вероятно, находится в области бесслойной технологии 3D-печати. Под спойлером скрыты мои варианты решения данной задачи, но хочу акцентировать ваше внимание на том, чтобы вы не зацикливались на них как на готовых решениях — они вряд ли выдержат серьезную критику. Возможно о них не стоило бы вообще упоминать в данной статье, чтобы не ограничивать тем самым свободу творческой фантазии. Как головоломщик я хотел бы пожелать читателям не спешить подглядеть мое решение, а напротив, попытаться найти свой вариант ответа. Кто знает, может быть именно вы станете автором прорывной технологии в этой отрасли.

Варианты

Вариант №1. Смешать некоторую отверждаемую пластическую массу с частицами, поведением которых можно управлять магнитным полем. Таким образом изменяя магнитное поле, мы могли бы изменять форму массы. Процесс этот, очевидно, не простой, и заранее просчитать конфигурацию поля даже для получения простой формы вроде куба вряд ли получится. Однако это может решаться значительным количеством источников поля и введением обратной связи — 3D-сканирования, которое позволяло бы в режиме реального времени проводить сравнение актуальной геометрии массы с виртуальной моделью и итерационно вносить поправки. Когда соответствие достигнет установленных допусков, запускается процесс отверждения. При этом, значения параметров, позволяющих получить модель, могут быть сохранены и в дальнейшем использованы при серийном производстве аналогичных изделий.

Вариант №2. Рабочая камера принтера выглядит следующим образом: внутренняя поверхность куба, каждая из шести граней которого образована торцами множества стрежней квадратного сечения. При загрузке модели стержни со всех шести сторон выдвигаются на разную длину и оставляют пустоту в форме будущей детали. Далее в образованную полость заливается, допустим, пластик, отверждается, стенки раздвигаются, деталь готова. По сути это создаваемая цифровым путем литьевая форма, в которой использование загруженного профиля детали может быть многоразовым.

Этой картинкой я пытался изобразить принципиальную схему того, как образуется форма за счет квадратных стержней.

Чем-то процесс создания формы напоминает pin wall.

Конечно в этом концепте заложены ограничения, например, за один прием кувшин с узким горлом таким образом не напечатаешь — только частями. Но ведь и у самой популярной ныне технологии FDM есть серьезные ограничения по печати “висячих” элементов, которые далеко не всегда решаются поддержкой.

Тех, кто хочет познакомиться с другими набросками вариантов решения данной задачи, приглашаю посмотреть видео, где данная идея обсуждается в клубе изобретателей:

Хочу напомнить, что предложенные варианты не являются готовыми решениями, гораздо более ценным мне видится сама постановка изобретательской задачи, для решения которой можно воспользоваться, например, ТРИЗом.

Подводя итог всему выше сказанному, хочется отметить важность развития области знания, связанной с постановкой изобретательских задач. Формализация творческого процесса, создание из него технологии, является в некотором смысле аналогом поиска философского камня, который позволит произвести трансмутацию тривиальных умозаключений в золотые слитки гениальных шедевров техники и искусства. Открытие алгоритма творчества, не симуляции творчества, а именно корня абсолютной креативности, может означать безграничный технологический и культурный рост. Возможно ли это? — вопрос открытый, но я предвижу волну скепсиса, который неплохо было бы обработать…

В действительности на этом пути у человечества уже есть некоторые успехи в области решения изобретательских задач (ТРИЗ), но пока еще нет алгоритма генерации такого рода задач. И одно лишь осознание этого пробела является первым шагом к его заполнению.

Что же касается бесслойной 3D-печати, было бы интересно самостоятельно заняться развитием этой идеи, однако обилие других идей и проектов, а также отсутствие квалификации в области робототехники, заставляют меня отказаться от этого. Поскольку я не являюсь патентным троллем, дарю идею миру, и буду рад, если кому-то она принесет пользу.

Если же есть интерес к моей основной деятельности (создание головоломок) — готов написать несколько статей про механические головоломки и международное сообщество головоломщиков.