Выявлены серьезные недостатки «умных» колонок

Стоит ли приобретать умную колонку, проживая в России?

В любом доме может появиться дворецкий нового поколения. Он будет включать свет, открывать двери, ставить музыку под настроение, заказывать доставку еды, давать ответы на все вопросы. В роли таких дворецких сейчас выступают голосовые помощники: Siri, Алиса, Алекса и другие. Теперь они могут жить не только в смартфоне, но и в умных колонках, что даже удобнее. Разберемся, что это такое, как работает умная колонка и что она может, нужна ли она среднестатистическому жителю нашей страны. Позволить себе купить такое устройство может каждый, но сначала нужно понять, есть ли в нем необходимость.

За рубежом голосовые помощники распространены сильнее, чем у нас. Русскоговорящие ассистенты стали повсеместно использоваться всего пару лет назад, когда в продажу поступили умные колонки “Яндекс.Станция”. Это стало началом новой популярной тенденции.

Новый тип гаджетов стремительно занимает свою нишу. Согласно статистике Amazon, 70% рынка занимает Amazon Echo с помощницей Алексой, 24% — Google-ассистент, 6% — Siri в Apple HomePod. По числу приобретенных смарт-колонок лидируют Китай, США и Великобритания. По данным исследований американского агентства AMR рынок смартфонов ежегодно теряет по 5%, в то время как умные колонки набирают за такой же период по 22-24%.

В чем секрет популярности?

Чтобы понять, в чем секрет успеха, нужно узнать, что умеет умная колонка. Она становится полноценным помощником, который может включить музыку, разбудить тебя утром в указанное время, напомнить о запланированных делах в течение дня, сообщить о пробках и погоде перед выходом из дома, если нужно — забронирует такси, закажет билеты в кино или еду с доставкой на дом. Таких мелких поручений может быть бесчисленное множество, выполняя их, гаджет делает жизнь своего обладателя менее рутинной.

Благодаря искусственному интеллекту колонка подстраивается под интересы и предпочтения своего владельца. Она знает, какие новости ему интересны, какую музыку он предпочитает, какие фильмы смотрит и даже что он ест. У разных помощников есть свои особенности, например:

• Алекса работает с системами умного дома от Samsung, LG, Philips и Ring. Она принимает голосовые команды и в соответствии с ними управляет всеми частями экосистемы;
• Google Home умеет различать пользователей по голосам. Он рассчитан на шестерых владельцев, чего вполне достаточно для среднестатистической семьи. Он понимает, какой голос к нему обращается, и предлагает информацию в соответствии с его потребностями. Это упрощает задачу родительского контроля, Google-ассистент защитит ребенка от контента для взрослых;
• Siri работает со всеми устройствами Apple, которые находит в зоне видимости. Это телевидение, музыка, все составляющие умного дома. Она тоже идентифицирует хозяина, но не по голосу, а по айфону. Подключи к колонке свой айфон, и тогда она сможет зачитывать твою почту и отвечать на сообщения;
• Алиса. Это первое изначально русскоязычное устройство подобного формата. На данный момент у Алисы не так много возможностей, как у ее иностранных коллег, но присутствует большой потенциал. Она подскажет, какая погода, включит музыку или фильм, проложит маршрут до нужного заведения, закажет доставку еды. Алиса только учится, и в этом ей помогают разработчики, они расширяют ее возможности.

Если Алиса появилась всего пару лет назад, то Алексе уже шесть лет. Ассистент от Amazon встречается в самых разных устройствах, от наушников до музыкальных инструментов, на его основе компания Yamaha создала первое умное фортепиано. Помощник помогает держать ритм и запоминать мелодии. Таким образом помощники с искусственным интеллектом делают нашу жизнь проще и приятнее.

Если смарт-колонки некоторым все еще кажутся излишеством, то необходимость умного экзоскелета для параллизованных людей никто не будет оспаривать. Это разработка Bionik Laboratories на почве той же самой Алексы. Владелец говорит ей, что нужно сделать — сесть или встать, повернуть налево или направо, а экзоскелет ему в этом помогает. Яндекс планирует поселить нашу Алису в бытовую технику: холодильники, стиральные машинки, чайники. Возможно, это станет первым шагом к разработке первого российского умного дома.

Умные колонки устроены просто и сложно одновременно. Из-за этого они обладают как вышеперечисленными преимуществами, так и некоторыми недостатками.

Недостатки умных колонок

Даже самый умный и современный девайс — это всего лишь техника, и она может давать сбои. В данном случае это колонка, которая постоянно слушает разговоры хозяина, чтобы не пропустить обращения к ней. Система обрабатывает огромное количество данных. Производители утверждают, что данные не сохраняются, но случаются разные казусы. К примеру, несколько раз пользовали Echo жаловались на то, что колонка записывала их разговоры и отправляла записи случайным адресатам. Позже стало известно, что она воспринимала случайные фразы, как команду включить запись.

В теории злоумышленники могут получить доступ к колонке, взломав почту или локальную сеть. Но это только теоретически, люди редко проговаривают пароли вслух. К тому же нужно понимать, что такой же помощник живет в любом современном смартфоне, поэтому потенциальный риск исходит не только от колонок.

Нужен ли голосовой помощник в России?

Теперь мы понимаем, зачем нужна умная колонка, но насколько это актуально для жителей нашей страны? Конечно актуально, ведь есть множество вопросов, общих всех людей: воспроизведение музыки без ручного управления, другие голосовые команды, надиктовывание текста вместо набора, когда у тебя заняты руки.

В России на данный момент системы умного дома не получили такого распространения, как за рубежом, но это вопрос времени. Даже без умного дома помощник предоставит множество новых возможностей. Однако, для нас доступен не любой ассистент. К примеру, Amazon — лидер рынка, и его устройства на нас не ориентированы, они не говорят по-русски. Но у нас есть альтернатива в виде Яндекс.Станции и Google Home, а также Apple HomePod. Функционал в России не будет таким широким, как в других странах, так как у нас нет такого количество поддерживаемых сервисов. Но это тоже вопрос времени.

Теперь ты знаешь, как работает умная колонка, и понимаешь, что она нужна не только для музыки. Список возможностей будет расширяться, поэтому покупка устройства с умным помощником сейчас — это вклад в высокотехнологичное будущее.

Искусственный интеллект у вас дома: обзор «умных» колонок

• «Яндекс Алиса»
• Что умеет «Яндекс.Станция»
• Что умеют IRBIS A и DEXP Smartbox
• Google Assistant
• Siri
• Alexa и Сortana
• Выводы

Сегодня они пробрались в нашу гостиную и на кухню, завтра прокрадутся в спальню, а послезавтра выгонят нас из дома! Такую реакцию в общественном сознании провоцируют термины «искусственный интеллект» и «интеллектуальный голосовой помощник». К счастью (или к сожалению), искусственный интеллект на котором базируются все современные голосовые помощники, по меткому выражению Дэвида Яна, пока еще глупее пчелы… Но это пока.

Разработка голосовых помощников для массового рынка началась во втором десятилетии 21-го века, активное внедрение в потребительские устройства — примерно четыре года назад. А в 2018 году мы уже увидели победное шествие голосовых помощников по рынку беспроводной акустики: «умные» колонки стали главным трендом крупнейшей мировой выставки потребительской электроники CES, прошедшей в январе, и этот тренд сохранился на протяжении всего года.

Не остался в стороне и российский рынок — мы начнем обзор с отечественного голосового помощника, точнее помощницы, от компании «Яндекс» и трех устройств с ней. Флагманский гаджет — «Яндекс.Станция» (9 900 руб.) — уже хорошо знаком нашим читателям и побывал в лаборатории 3DNews, а поводом для написания этого обзора стал анонс двух новинок — IRBIS A (3 290 руб.) и DEXP Smartbox (3 290 руб.). Все три устройства базируются на голосовом помощнике «Алиса», но очень сильно различаются по цене, техническим характеристикам и возможностям. На сегодня это единственные «умные» колонки, продающиеся в России официально, но не единственные, поддерживающие русский язык. Поэтому помимо моделей с «Алисой» мы расскажем и о нескольких доступных в продаже вариантах иностранных изготовителей.

«Яндекс.Станция» оснащена пятью акустическими элементами: двумя твитерами мощностью 10 Вт, одним вуфером мощностью 30 Вт и двумя пассивными излучателями диаметром 95 мм. Суммарная мощность — 50 Вт, диапазон воспроизводимых частот — от 50 Гц до 20 кГц. На верхней части колонки есть три управляющих элемента — кнопка отключения микрофонов, кнопка активации Алисы и удобный кольцевой регулятор громкости.

Есть в «Яндекс.Станции» и своя аппаратная «фишка», выделяющая ее из ряда других «умных» колонок. Это HDMI-выход, позволяющий подключить к «Станции» монитор или телевизор.

⇡#Что умеет «Яндекс.Станция»

Разумеется, она может проигрывать музыку, которая есть в базе сервиса «Яндекс.Музыка».

Может она также воспроизводить фильмы, причем в Full HD-качестве. По умолчанию «Яндекс.Станция» показывает фильмы из двух партнерских сервисов Яндекса — ivi и «Амедиатеки», но если добавить к голосовому поисковому запросу словосочетание «в Сети» то «Алиса» поищет нужный фильм в интернете, возможно, его найдет и, возможно, он будет при этом не совсем лицензионным. Это едва ли огорчит пользователей (скорее наоборот), но точно расстроит правообладателей. Что удивительно, так это то, что «Алиса» не ищет «по умолчанию» фильмы с ресурса «Кинопоиск», принадлежащего «Яндексу», хотя он — как и «Яндекс.Музыка», ivi и «Амедиатека» — входит в подарочную подписку, которая предоставляется на несколько месяцев при покупке «Яндекс.Станции». И еще «Алиса» не умеет переключать звуковые дорожки и субтитры в фильмах.

С живущей в «Станции» «Алисой » можно общаться и играть в простые игры, типа «Города» или «Верю, не верю». На несложные вопросы — «Который час?», «Какая сейчас погода?», «Адрес ближайшей аптеки» — «Алиса» отвечает довольно бодро, но вот более сложные контекстные задачи вроде ««Алиса», скажи, что сейчас идет по Первому каналу?», ставят ее в тупик. Пока для ответов на вопросы пользователей «Алиса» использует ограниченное количество ресурсов. В основном это Wikipedia, YouTube, некоторые партнерские сервисы и сервисы Яндекса. А вот заказать такси или доставку пиццы с помощью «Яндекс.Станции» не удастся.

Отметим, впрочем, что понимание «Алисой» контекста запросов улучшается. Например, на запрос «пшенная каша» «Алиса» не сможет ответить голосом, зато поставит ролик из YouTube с рецептом, который можно смотреть, а можно и просто прослушать.

Важно понимать, что та «Алиса», которая живет в «Яндекс.Станции», IRBIS A и DEXP Smartbox, «моложе» и «глупее» Алисы из мобильного телефона. Это, можно сказать, не одна «Алиса», а две «сестры», старшая и младшая. «Алиса» из «Станции» не может полноценно пользоваться поиском «Яндекса», не может запустить браузер или другое приложение на экране телевизора, не говоря уж о том, чтобы управлять им с помощью голосовых команд. Управление ограничено музыкой и видео, а читать новости «Алиса» может только из «Яндекс.Новостей». Короче говоря, в плане понимания естественного языка, управления контентом, обработки голосовых поисковых запросов, запуска и управления приложениями «Алисе» из «Яндекс.Станции» предстоит еще многому научиться.

Элементы управления «Яндекс.Станции»

К технической части «Яндекс.Станции» претензий практически нет. Звук громкий, довольно чистый, микрофоны (их 7) вообще отличные, «Алиса» вас понимает даже при фоновом шуме и на большом расстоянии. Дизайн и эргономика «Станции»тоже вполне современные. Кольцо управления громкостью и световая подсветка, меняющая цвет в зависимости от уровня громкости, выглядят очень эффектно.

«Яндекс.Станция», IRBIS A и «Яндекс.Телефон»

⇡#Что умеют IRBIS A и DEXP Smartbox

Если говорить о младших сестрах «Яндекс.Станции» — IRBIS A и DEXP Smartbox, то основное их отличие от «Станции», помимо цены, размеров и мощности динамиков, это отсутствие HDMI-выхода и, соответственно, возможности подключить их к монитору или телевизору.

Разница же между IRBIS A и DEXP Smartbox в основном внешняя — по техническим характеристикам они почти не различаются. Помимо кнопок — активации «Алисы» и отключения микрофона — есть клавиши регулировки громкости, а у DEXP Smartbox еще и паузы/воспроизведения. Есть еще и разница в мощности: у IRBIS A динамик на 2 Вт, а у DEXP Smartbox — на 3 Вт.

Качество звука у IRBIS A и DEXP Smartbox довольно среднее, что было отчасти ожидаемо для этой ценовой категории и размеров устройств. А вот распознавание голоса неприятно удивило: на команды эти колонки реагируют медленнее и хуже, чем «Яндекс.Станция», в ходе теста часто приходилось повторять сказанное.

Возможности «Алисы» , живущей в этих колонках, тоже заметно уступают способностям «Яндекс.Станции». Так, например, на наш любимый запрос про пшенную кашу «Алиса» просто скажет: «Я не могу на это ответить», так как не обращается к YouTube и не может показать рецепт.

⇡#Google Assistant

Google Home Mini

Помимо «Алисы» , с ноября 2018 года по-русски заговорила конкурирующая с ней система Google Assistant. Как и в случае с «Алисой» , Google Assistant в умных колонках Google Home отличается от Google Assistant в Android-смартфонах. Более того, Google Assistant неодинаков и в разнообразных партнерских устройствах, «умных» колонках, плеерах, телевизорах и пр. Пока русский язык понимают и говорят на нем только три колонки Google: Home Max, Home и Home Mini. Аппаратная разница между различными версиями гугловских колонок заключается в размерах, цене и качестве звука. Средние цены на колонки Google Home таковы: Google Home Max ($349 в США, 26 тыс. рублей в России), Google Home ($99 в США, 9 тыс. рублей в России) и Google Home Mini ($29 в США, 3,9 тыс. рублей в России). Важно понимать, что продают эти устройства в России «серые» продавцы и гарантию на устройство дают, или не дают, они сами.

Причем поддержка русского языка в серии Home работает пока в тестовом режиме, который нам удалось запустить только с помощью приложения Google Home. установленного на iPhone! В отличие от «Алисы» Google Assistant умеет работать с приложениями и управлять устройствами для «умного» дома. Партнёров, производящих устройства, у Google очень много но, увы, большая их часть на российском рынке не продается. Тем не менее в России помимо мультимедийных сервисов Google можно смотреть, слушать и управлять контентом на сервисах Deezer, Spotify, Tunein, Netflix. Более того, используя устройство СhromeCast ($35), можно транслировать видео на экран телевизора с любой колонки Google Home.

Если сравнить «Алису» из «Яндекс.Станции», IRBIS A, DEXP Smartbox и Google Assistant из Google Home, то разница заметна. Русский язык «Алиса» понимает лучше. Контекст тоже. Выбор доступных для поиска источников видео у системы Яндекс тоже шире — Google Assistant ищет видео только на YouTube. При этом Google Assistant лучше интегрирован с приложением в смартфоне, с его помощью можно управлять программами и устройствами.

Что случится быстрее? «Яндекс» обзаведется партнерами с их устройствами и сервисами, а «Алиса» научится управлять устройствами и приложениями? Или Google локализует в России своего голосового ассистента, а их партнеры придут к нам со всем своим «богатством»? Ответа на этот вопрос пока нет.

Помимо самой Google «умные» колонки с Google Assistant делают JBL, Harman/Cardon, Sony, Panasonic, Polkaudio, LG, Lenovo, Archos и пр. Google Assistant встраивают в телевизоры, медиаплееры и другие устройства, даже, например, в приставку NVIDIA Shield. Но как было сказано выше, по-русски эти устройства пока не понимают, а их функциональность каждый производитель ограничивает в соответствии со своими представлениями о прекрасном.

Медиаплер NVIDIA Shield с Google Assistant

Рассказ об умных колонках был бы неполным без Apple HomePod c голосовой помощницей Siri… тоже не говорящей по-русски. Конечно, все фанаты Apple ждут российской локализации и начала продаж HomePod в России, тем более что Siri в смартфонах и планшетах русский язык давно освоила. Но пока HomePod — это по сути дорогой высококачественный мультимедийный центр для воспроизведения музыки из Apple Music, Google Play, Spotify и Deezer. Обитающая в нем Siri практически бесполезна.

⇡#Alexa и Сortana

Помимо вышеупомянутых «умных» колонок, есть устройства, базирующиеся на интеллектуальных помощниках Alexa (Amazon) и Сortana (Microsoft). Скажем сразу, для российских пользователей, это совсем маргинальные истории. Amazon вообще не работает в России на B2C рынке, а Microsoft не локализовала своего голосового помощника даже в Windows. То есть, умные колонки явно не находятся в приоритете интересов компании.

В завершение рассказа об иностранцах стоит упомянуть китайские устройства во главе с умными колонками Xiaomi, но они не говорят не только по-русски, но чаще всего даже английский знают.

⇡#Выводы

Готовыми для употребления в России «умными» колонками сейчас можно считать только продукты с «Алисой». Колонки с Google Assistant — это пока лишь перспектива. Будем надеяться, что ближайшая. Виден их потенциал, и есть уверенность, что Google хочет выйти на российский рынок либо со своими продуктами, либо с продуктами партнеров, что с точки зрения потребителя, не так уж важно.

С Siri и HomePod ситуация непонятна. Наверно, в Apple не рассчитывают на большие продажи в России довольно дорогого продукта и поэтому не форсируют локализацию. Ну а про устройства с Alexa и Сortana пока что можно просто забыть.

Главным недостатком всех существующих и продающихся «умных» колонок можно считать, как ни парадоксально, их «глупость». Точнее, не их, а голосовых помощников и помощниц (почему-то они все носят женские имена и говорят женскими голосами). По своим возможностям Aлиса, Google Assistant и Siri заметно уступают «старшим братьям и сестрам» живущим в смартфонах. Если голосовые помощники в «умных» колонках научатся хотя бы тому, что они умеют делать в смартфонах (а лучше — станут интерфейсом, объединяющим смартфоны, «умные» колонки и другие IoT-устройства с человеком) — это будет настоящим прорывом.

Пока же «умные» колонки — это скорее игрушки. Забавные, интересные, в чем-то даже полезные и весьма высокотехнологичные, но все же игрушки. Впрочем, кто сказал, что это плохо?

Лучшие умные колонки 2021

Эта колонка вышла еще в 2017 году, но официально в России так и не продается. Но купить ее не составляет труда – “серовозы” активно торгуют HomePod. Умная колонка отлично впишется в экосистему Apple, а вот с устройствами на Android, Windows или просто умными телевизорами есть много ограничений, свойственных технике из Купертино. А если у вас iPhone, вы пользуетесь Apple TV и Music, то можно наслаждаться “магией Apple”. Но с двумя важными оговорками – голосовой помощник Siri на HomePod так и не понимает русского языка, а колонка требует подключения к интернету через Wi-Fi роутер с поддержкой стандарта 802.11ac.

+ Дизайн, который точно украсит ваше жилище
+ Проработанная звуковая картина

– Высокая цена и невозможность купить в России у официальных поставщиков
– Бесполезна, если у вас нет “яблочных” устройств

Недорогой вариант умной колонки, работающей с голосовым помощником Алиса от Яндекса. Устройство создано при участии российского поискового гиганта и его функционал в усеченном виде напоминает Яндекс.Станцию. Звучание в устройстве совсем простое, даже на фоне Bluetooth-колонок за меньшие деньги. Irbis A может и не услышать вас, особенно если колонка находится где-то выше источника звука, микрофоны здесь не такие чувствительные, как в Станции. Зато есть 3,5-мм аудиоджек, для проводного подключения. Разумеется, Irbis A совместима с устройствами на Android и iOS, а также ПК. К сожалению, такая компактная колонка не получила встроенного аккумулятора, который мог бы выгодно отличать ее от конкурентов. Впрочем, невысокая цена за входной билет в мир умных колонок искупает многое.

+ Демократичная цена
+ Есть 3,5-мм аудиовыход

– Звук откровенно слаб

Уже третье поколение умной колонки от интернет-магазина Amazon. Как и в случае с девайсом от Apple, Echo Dot в России официально не продается, но “серовозы” привозят устройство на наш рынок. Вообще, Amazon выпускает целую линейку, где Echo Dot занимает нишу компактного устройства. В качестве виртуального ассистента здесь выступает Amazon Alexa. Пожалуй, главный недостаток Alexa для нашего человека – это отсутствия поддержки русского языка. Впрочем, если вы хотя бы схематично знаете английский, то колонка вам понравится и управлять ею голосом вполне возможно. Динамик в компактной колонке один, но выдает он громкий и чистый звук. Кстати, в третьем поколении, можно соединять воедино пару умных колонок в одну стереосистему.

+ Стильный внешний вид
+ Чистый звук и возможность создания стереосистемы

– Отсутствие поддержки русского языка

Один из самых продвинутых и функциональных вариантов умной колонки в 2021 году. Успех гаджетов Google лежит в глубокой интеграции с сервисами компании и ОС Android. Кстати, год назад “корпорация добра” русифицировала свой голосовой помощник Google Assistant. Вкупе с возможностями поисковика это дает огромные преимущества. Правда, русифицировать колонку придется самостоятельно (инструкция доступна в сети), но и после этого она не будет полностью на русском. Google Home имеет поддержку веб-интерфейса IFTTT: с его помощью можно связать в единую систему умные устройства, например, радиоуправляемые розетки и термостаты.

+ Высокое качество
+ Русификация, хоть и не полная

– Официально не поставляется в Россию

Умная колонка от американского производителя Sonos стоит недешево и по этому параметру может конкурировать с продукцией от Apple. Правда, колонку можно купить в России с официальной гарантией. В гаджете используется голосовой помощник от Amazon – Alexa. Главный упор в Sonos One сделан на звук. Здесь есть два динамика – один высокочастотный, второй – низкочастотный. Используются два усилителя класса D, основанных широтно-импульсной модуляции и дающие глубокий бас. Протокол Bluetooth колонкой не поддерживаются, музыку придется слушать только по Wi-Fi.

+ Одно из лучших звучаний в классе
+ Есть официальная гарантия

– Цена отпугнет многих
– Нет Bluetooth

Очень компактная версия умной колонки от Google, которая все так же работает с голосовым помощником Google Assistant. Вес в 200 г намекает нам на портативность, но внутреннего аккумулятора здесь нет. Зато питание идет по вполне стандартному разъему microUSB, а значит гаджет можно запитать от powerbank. Фактически, малая колонка имеет тот же функционал, что и “старшая сестра” – зачитывать прогноз погоды и уведомления из календаря, отвечать на вопросы, управлять системами умного дома и другое. Сэкономили здесь на акустике, так что много, как от музыкального девайса, ждать от Google Home Mini не стоит. Зато можно повыбирать цвет колонки – их целых шесть.

+ Доступная цена
+ Умеет все, что делают более старшие модели умных колонок от Google

– Не самые чувствительные микрофоны

Недешевое решение от известного производителя аудиотехники. Работает на основе голосового помощника Google Assistant. JBL изменил себе, если бы в колонке не было хорошего звука – низкочастотный и высокочастотный динамики выдают мощность в немалые 50 Вт. Колонка может полностью управляться из приложения Google Home и имеет встроенный Chromecast, что позволяет передавать звук с мобильного устройства в оборудование по всему дому. Или даже включить синхронизированный телевизор. Кстати, несмотря на всего два встроенных микрофона, голосовые команды колонка распознает хорошо.

+ Колонка от бренда, специализирующегося на акустике
+ Отличный звук

– Недешевая и нечасто встречается в продаже

Наделавший много шума гаджет от российского поискового гиганта появился в 2018 году и должен был, по задумке авторов, занять серьезную долю зарождающегося рынка умных колонок. Прошедший год внес коррективы в эти планы – устройство оказалось с нюансами, а также остались вопросы к софту. В актив колонке можно записать фирменный голосовой помощник Алиса, который хорошо взаимодействует с русскоязычным пользователем; неплохой звук для акустики этой ценовой категории; чувствительные микрофоны (поборникам защиты информации это может и не понравиться); глубокая интеграция с сервисами Яндекс. Недостатки тоже имеются – колонка не может выводить звук по HDMI; очень слабая работа с главным видеохостингом мира YouTube; заточенность под работу с российскими видеосервисами, например, ivi; отказы в работе со многими системами умного дома. А еще, некоторые пользователи столкнулись с некачественной сборкой и браком. Например, одному из покупателей досталась Станция с двумя кнопками отключения микрофона.

+ Адекватно работает с русским языком
+ Глубокая интеграция с популярными сервисами Яндекса

– Сырое ПО
– Встречается брак

Продукт от китайского бренда в России разработан в партнерстве с Яндексом. Поэтому неудивительно, что голосовой помощник здесь это Алиса, со всеми ее плюсами и минусами. Есть у Elari SmartBeat и “киллер фича” – наличие встроенной батареи, что означает настоящую портативность. Правда, есть два нюанса, если вы собираетесь активно использовать устройство вне гостинной – колонка достаточно медленно заряжается и напрочь лишена влагозащиты. Русский язык устройством распознается хорошо, а микрофоны чувствительны даже к тихому голосу. В пассив SmartBeat запишем не самое выдающиеся качество звука, пользователи жалуются на треск, хрипы и искажения. Для прослушивания музыки в высоком качестве – не лучший вариант.

+ Полноценная работа с русский языком
+ Встроенная батарея

– Есть жалобы на качество звучания динамика

Настоящий мультимедийный комбайн и по совместительству флагман линейки умных колонок Amazon. Здесь есть самый настоящий 10-дюймовый тач-дисплей с разрешением 1280×800 пикселей, на котором даже можно смотреть YouTube. В роли голосового помощника в гаджете выступает все та же Alexa, упорно не работающая с русским языком. Хороший звук, чувствительные микрофоны и две камеры – прилагаются. Хороший центр для управления умным домом, но недоступные в нашей стране сервисы от Amazon и полное отсутствие русификации заставляют задуматься о рациональности выбора этого устройства.

+ Настоящий центр для управления умным домом
+ Отличные мультимедийные возможности

– Не понимает русского языка
– Цена

Рейтинг лучших умных колонок с Алисой 2021 года: обзор и сравнение моделей

Все смотрели фильмы о будущем, где у главного героя был голосовой помощник. Он назначал встречи, делал напоминания, управлял домашними устройствами и выполнял другие умные функции. И если 2050-й год еще не наступил, то будущее настало уже сегодня.

Есть десятки колонок с поддержкой голосового управления и экосистемы умного дома. Имея такое устройство, пользователю больше не нужно каждый раз вставать, чтобы вскипятить или разогреть блюдо в микроволновой печи. Нужно лишь сказать: «Алиса, включи чайник».

1. Что выбрать: умную колонку или портативную
2. ТОП-9: Лучших умных колонок – (Рейтинг 2021)
3. LG Xboom AI ThinQ WK7Y
4. Яндекс.Станция
5. JBL Link Music с Алисой
6. JBL Link Portable с Алисой
7. Яндекс.Станция Мини «Холодное сердце»
8. Amazon Echo Dot 3rd Gen
9. Яндекс.Станция Макс
10. Harman Kardon Citation MultiBeam 700
11. Яндекс.Станция Мини
12. Какую умную колонку выбрать

Что выбрать: умную колонку или портативную

При выборе между умной и портативной колонками исходят из целей приобретения устройства. Модель с голосовым ассистентом в первую очередь рассчитана на использование дома. С его помощью управляют воспроизведением музыки, домашней техникой, ставят напоминания, узнают погоду. Этот ассистент будет выполнять за пользователя монотонные задачи и в другом ему помогать. Покупка умной колонки особенно обусловлена, если планируется ее подключить к экосистеме умного дома. В этом случае преимущества этого устройства резко увеличиваются.

Если же пользователю нужна простая колонка для музыки, то нет смысла покупать умную модель. К тому же, как правило, первая лучше звучит.

Как выглядит умная колонка и чем визуально отличается от портативной

Классическая колонка и умная модель имеют разные типы конструкций. У первой корпус, как правило, эргономичный. Это сделано для того, чтобы колонку было удобно брать с собой в поездки или на прогулки, в зависимости от ее назначения.

У умной колонки вверху корпуса размещен микрофон, поверх которого расположены кнопки управления и/или клавиша включения голосового помощника. Сделано это с той целью, чтобы колонка лучше «слышала» голосовые команды».

При выборе колонки с голосовым помощником учитывают следующие критерии:

1. Диапазон частот. Этот параметр влияет на то, звуки в каких частотах воспроизводит смарт-колонка. Низкие частоты отвечают за проигрывание басов, а верхние – за классику и оркестровые композиции. Желательно, чтобы диапазон частот был не уже 80-20000 Гц (в идеале 20-20000 Гц).
2. Количество динамиков и их суммарная мощность. Чем больше площадь помещения, в котором колонка будет размещена, тем больше динамиков понадобится. На рынке есть модели, внутри которой от 1 до 6 колонок.
3. Экосистема и поддерживаемый язык ассистента. Покупаемая колонка должна быть совместимой с экосистемой умного дома, которой пользуется человек. К основным экосистемам относится умный дом Яндекса или Amazon Alexa.
4. Микрофоны. Они отвечают за прием команд, поэтому желательно, чтобы их было несколько. Доказано, что устройства, работающие от одного микрофона, чаще ошибаются.
5. Тип питания. По типу питания смарт-колонки бывают беспроводными и сетевыми. Первые функционируют от встроенного аккумулятора, заряда которого хватает на несколько часов. Вторые питают от сети. Они менее мобильны, зато используются непрерывно.
6. Размеры и вес. Габариты выбирать нужно исходя из того, где будет применяться колонка. Например, если она покупается для дома, то размеры не столь важны (как правило, чем крупнее устройство, тем лучше и громче оно звучит). Если же нужна мобильная колонка, которую можно легко переносить с собой, подбирают модели весом до 0.3 кг.
7. Потоковые сервисы. Среди смарт-колонок есть модели, поддерживающие потоковые сервисы: Apple Music, ВКонтакте, YouTube, Spotify и другие.

ТОП-9: Лучших умных колонок – (Рейтинг 2021)

В ТОП включены модели, ставшие лучшими в 2019, 2020 и 2021 году.

9. LG Xboom AI ThinQ WK7Y

Открывает обзор умная колонка от производителя LG. У нее надежный корпус, динамики с чистым звуком и сбалансированные характеристики. Несмотря на то, что производитель корейский, AL ThinQ WK7Y распознает команды на русском и поддерживает экосистему Яндекса. За это отвечают чувствительные микрофоны, с которыми помощник точно выполняет команды даже в квартире с повышенной шумностью. А вот с расположением динамиков разработчик ошибся. Из-за того, что расположены не по периметру, придется постараться, чтобы найти подходящее место для установки устройства дома.

Модель универсальна и использоваться может как для прослушивания музыки, так и в виде центра управления домашней техникой.

ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ

Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ

3D печать металлических изделий – инновации и перспективные технологии

В настоящее время 3d печать металлом рассматривается, как одна из наиболее перспективных технологий, которая в недалеком будущем может вытеснить современные методы прототипирования. Исследователи усердно работают над тем, чтобы в ближайшее время принтеры, печатающие металлом, появились на строительных площадках, в металлургической промышленности и на пищевом производстве. Только представьте, как изменится наш мир в лучшую сторону, если каждый из нас сможет наладить производство металлических сооружений и конструкций у себя дома.

• Наша продукция
• Презентации по направлениям
• Инжиниринг
• Консалтинг
• Металлообработка
• Моделирование
• Разработки

Говорить о перспективах металлопечати можно бесконечно, но для начала лучше подробнее разобраться с тем, что представляют собой современные 3D принтеры для печати металлом.

Еще недавно литье, рассматривалось как единственный недорогой и выгодный с экономической точки зрения метод изготовления трехмерных металлоконструкций.

С появлением FDM принтеров его гегемония несколько пошатнулась, однако в начале двухтысячных годов мало кто верил в то, что технология трехмерной печати эволюционирует до такой степени, что на повестке дня встанет вопрос о комплексном реформатировании металлургийной промышленности.

Принцип послойного выращивания объемного объекта изначально использовался только при создании аппаратов, работающих с пластиком и глиной.

Прошло немало времени, прежде чем появился 3d принтер по металлу, способный оказать достойную конкуренцию традиционным методам металлопроизводства.

Технологии 3д печать металлом:

На данный момент существует всего несколько технологий, которые используются для печати металлом: лазерные 3d принтеры и струйные. Обе они подразумевают аккуратное и постепенное наслаивание «чернил» слой за слоем для построения заданной фигуры. Тем не менее, инженеры нашли сразу несколько способов, позволяющих вырастить твердый объект на платформе построения.

Селективное лазерное спекание

Технология SLS, также известная под названием Direct metal laser sintering, позволяет создавать металлические объекты из плавкого порошка – металлической глины. Впервые данный материал был показан в 1990 году в Японии. Тогда его использовали для лепки примитивных форм. В промышленности применять его стали лишь спустя десять лет после открытия.

Металлоглина изготавливается из смеси металлической стружки, органического связующего вещества и воды. При обжигании связующее вещество и вода выгорают, что превращает металлический порошок в монолитный объект.

Свеженапечатанные детали методом Direct metal laser sintering:

Для обработки металлоглины SLS-принтеры используют лазер. Порошок наносится на поверхность платформы ровным слоем, после чего разглаживается специальным валиком.Затем лазерное излучение корректирует слой металлоглины так, как это запрограмированно в шаблоне.

Процесс повторяется раз за разом, пока фигура не приобретет нужные размеры. Печать проходит в специальной камере с бескислородной средой, в которой постоянно поддерживается высокая температура. Технология SLS-печати наглядно продемонстрирована на видеоролике, представленном ниже:

Инженеры утверждают, что изделия, изготовленные с помощью селективного лазерного спекания, превосходят металлические заготовки, созданные традиционным методом, по таким параметрам, как пористость и прочность.

Что интересно, промышленный лазерный 3D принтер уже используются такими гигантами, как General Electric Aviation.

Электронно-лучевая плавка

Технология EBM по сути, практически не отличается от SLS/DMLS печати металлом. Единственное отличие электро-лучевой плавки заключается в том, что вместо лазерного луча, металлоглина плавится при помощи направленных электроимпульсов.

Использование электронных пучков высокой мощности, действующих в вакууме, обеспечивает более высокую детализацию печатных объектов. Это объясняется тем, что корректировка электронного луча осуществляется не за счет движения печатной головки, а с помощью манипуляции магнитными полями, то есть на гораздо более точном уровне.

Промышленный 3D принтер Arcam Q10:

Использование электромагнитных компонентов вместо лазерных линз делает EBM принтеры более рентабельными в сравнении с лазерным оборудованием. Кроме того, они обеспечивают более высокую производительность. Посмотреть, как работает аппарат данного типа можно на видео:

Стоит сразу сказать, что вышеназванные технологии далеки от своего предела и могут стать еще лучше. Несмотря на то, что конструкторы используют высокоточное оборудование, которое превосходит традиционные методы обработки металла, при проектировании макетов печатных изделий приходится учитывать усадку от 8% до 30%. Это объясняется физическими свойствами «чернил».

Помимо этого, не стоит забывать, что EBM и SLS/DMLS машины комплектуются германиевыми и алмазными линзами, сложными электромагнитными приспособлениями и посеребренными или позолоченными зеркалами, из-за чего стоимость оборудования делает его покупку рентабельной только для крупных промышленных центров.

Струйное моделирование методом наплавления

Технология FDM или fused deposition modeling используется преимущественно в принтерах, работающих с пластиком, воском и смолами.

Принцип работ устройств, использующих данную технологию достаточно прост: расплавленный материал выдавливается через экструдер на охлажденную платформу построения, где он застывает, слой за слоем формируя нужный объект. 3d печать из металла способом наплавления рассматривается как самый простой из доступных ныне методов печати металлом. Конечно, она не лишена недостатков.

Несмотря на обилие «чернил», доступных в виде металлоглины (медь, сталь, железо, бронза, серебро и золото), существующие FDM оборудование не способно печатать металлические объекты с высокой четкостью и детализацией.

Среди устройств, работающих по схожему принципу, можно выделить The Mini Metal Maker.

Ниже прилагается видео, на котором детально продемонстрирован процесс печати металлом с помощью данного аппарата:

Вполне возможно, что 3d принтер металл в обозримом будущем появится в доме каждого желающего. Об этом говорит стремительное развитие отрасли: уже сегодня такие промышленные киты, как General Electric, Mitsubishi, Boeing, General Motors и Lockheed Martin используют на производстве EBM и SLS/DMLS принтеры.
В компаниях уверяют, 3D печать помогает им экономить значительные денежные суммы и существенно расширить возможности конвейерного производства комплектующих.

Вряд ли компании 3D Systems и Arcam, которым принадлежит первенство в данной сфере, смогут оставаться монополистами на рынке долгое время и диктовать потребителям свои цены.

В 2015 году истекает большинство патентов, что согласно базовым законам рыночной конкуренции сделает «домашние фабрики» по производству металлоконструкций доступными для бытового использования.

• Наша продукция
• Презентации по направлениям
• Инжиниринг
• Консалтинг
• Металлообработка
• Моделирование
• Разработки

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Новая революция в 3d печати? 3d печать металлом

Если вы еще не слышали об этом, то вскоре услышите. 3d печать захватывает мир в ураганном темпе. Это новая инновационная технология, применять которую можно в различных отраслях, включая здравоохранение, автомобильную промышленность, технику, финансы и даже архитектуру. Существуют даже 3d принтеры, которые можно приобрести для личного использования дома. С их помощью вы можете сделать все, что угодно, от подарков, до игрушек для ваших детей. В ближайшие несколько лет 3d печать станет настолько же привычной, как лазерная печать сегодня.

3d печать развивается в быстром темпе, настолько быстром, что сегодня мы подошли к точке, когда в этой технологии начинает использоваться металл. Ниже приводится все, что вам нужно знать о 3d печати металлом.

Что такое 3d печать?

Так что же это такое — 3d печать? Говоря простыми словами, вы используете цифровой файл для создания трехмерного объекта. При 3d печати вы прибегаете к так называемому аддитивному процессу. Применяя аддитивный процесс, вы накладываете слой за слоем, пока не будет создан нужный объект. Это не напоминает традиционный субтрактивный процесс, когда из заготовки удаляется материал, пока не получится требуемый объект. Представьте себе, что вы берете деревянную заготовку и обстругиваете ее до тех пор, пока не получите нужную деталь. Это и есть субтрактивный метод.

3d печать позволяет создавать конструкции с меньшим объемом отходов, тем самым, используя меньше материала, чем при использовании субтрактивного метода. Во время 3d печати, вместо того, чтобы начать работать с заготовкой из дерева или пластмассы, вы начинаете работать с цифровым проектом. 3d принтер считывает этот проект и выкладывает материал слоями, пока требуемая конструкция не будет завершена.

Что такое 3d печать металлом?

При использовании 3d принтера, вы можете работать с различными типами материалов. Сегодня наиболее распространенными материалам являются пластмассы различного типа.

Пластмассы недорогие и доступные, что делает их популярным для бизнеса и потребителей. Но пластмасса – не единственная возможность. Люди уже начали использовать 3d печать цементом для постройки домов, и даже делают на 3d принтерах продукты питания! Другим вариантом является 3d печать металлом. 3d печать металлом несет революцию в массовое производство и изменяет сам подход к изготовлению деталей. Ожидалось, что 3d печать поглотит все остальные технологии, но пока этого не произошло. Но когда удастся сделать процесс печати металлом доступным и быстрым, он изменит все.

Как работает 3d печать металлом?

3d печать металлом начинается, как и любая другая 3d печать, с цифрового проекта, на основании которого 3d принтер распределяет слои материала. Но при печати металлом работа выполняется одним из трех способов.

Первый способ — это спекание металла. При спекании металла тонкими слоями наносится металлический порошок и связующее вещество, напоминающее клей. Перемежающиеся слои металлического порошка и связующего вещества накладываются друг на друга и формируют требуемую конструкцию детали. Этот процесс повторяется до завершения всей детали, что может занять несколько часов.

Металлический порошок, не используемый во время процесса, помогает поддерживать конструкцию и отделяется от нее после завершения работы. После того, как деталь сформирована, она еще очень хрупкая. Поэтому завершенное изделие помещается в печь с температурой 350 градусов на 34 часа, чтобы удалить всю влагу и упрочнить спекание.

Второй способ — это оплавление порошковых покрытий. Этот процесс очень похож на спекание металла, за исключением того, что вместо связующего вещества используется источник энергии, например, лазер.

Лазер нагревает нанесенный на конструкцию металлический порошок, расплавляет его, и создает твердый слой. Этот процесс повторяется, пока не будет получена требуемая деталь.

Последний способ выполнения 3d печати металлом называется направленным осаждением материала. Этот процесс использует металлическую проволоку или металлический порошок. Двигающаяся в разных направлениях форсунка накладывает слой за слоем металлическую проволоку или порошок до тех пор, пока требуемая конструкция не будет сформирована. По завершению, производится расплавление металла при помощи лазера или электронного луча. Такой процесс, как правило, применяется для ремонта уже существующих металлических объектов, но его также можно применять и для создания новых объектов «с нуля».

Насколько быстро выполняется печать металлом?

На скорость печати оказывают влияние множество факторов. Наиболее очевидным из них является размер печатаемого объекта, и возможности вашего принтера. На скорость печати также влияет и тип материала. Изготовление детали может занимать от нескольких минут до нескольких часов и даже дольше.

Существуют планы увеличить скорость 3d печати металлом во много раз. Компания Desktop Metal, находящаяся в Бостоне, предлагает оборудование, которое, по их утверждению, способно печатать в 100 раз быстрее с одновременным снижением затрат в 20 раз.

Увеличение скорости происходит благодаря применению технологии «чернил» вместо лазерной технологии. Сегодня, печать металлом используется только для изготовления прототипов деталей, из-за низкой скорости печати и высокой стоимости материалов. С новой технологией от Desktop Metal, как только будет выпущен их 3d принтер, этот процесс станет настолько дешевле, что его можно будет применять в массовом производстве.

Насколько дешевой является 3d печать металлом?

3d печать металлом намного дороже, чем 3d печать с использованием пластмассы. Металлический порошок и проволока дороже пластмассы, и само оборудование 3d принтера для металла значительно дороже, чем для пластмассы. Печать металлом более дорогая еще и из-за того, что необходимо наличие печи для спекания конструкций, после того, как они будут напечатаны.

На стоимость также влияет и размер изготавливаемой конструкции, так как для получения более крупных деталей требуется больше материала.

Принтер Desktop Metal обойдется в 120 000 $. Для большинства принтеров металлом, которых можно увидеть в Интернете, цена даже не указывается. Вам необходимо связаться с их изготовителем и запросить информацию о цене.

Существуют компании, которые продают комплекты для переоборудования любого обычного 3d принтера для печати металлом. За такой комплект вам придется заплатить около 10 000 $.

Поэтому, как можно видеть, 3d печать металлом, пока не достигла той точке, где бы она стала доступной для широких масс потребителей.

Какие компании продают 3d принтеры для металла?

Существует не очень много компаний, продающих 3d принтеры, способные печатать металлом. Наиболее хорошо известна компания, о которой уже упоминалось, Desktop Metal.

Они не просто собираются продавать 3d принтеры. Они хотят произвести революцию в производстве, изменив сам процесс производства.

Сделать это они планируют при помощи своей системы Production System промышленного масштаба. Эта система будет использоваться для быстрого и эффективного массового производства металлических деталей. Они не стремятся менять стандарты, установленные для 3d принтеров, они намерены установить новые стандарты для производства в целом

В одной из своих демонстраций, они всего за 4 часа изготовили 20 0000 петель, используемых в металлических браслетах часов.

Каковы применения этой технологии печати металлом?

Как только технология станет приемлемой, приложений для печати металлом будет бесконечно много. Возможным станет все, что вы можете вообразить. Детали автомобилей, принадлежности для стоматологов, материалы для больниц, офисные принадлежности, сверла, и вообще все, что изготавливается из металла, может быть получено на 3d принтере.

Компания Boeing уже смогла сэкономить 3 миллиона долларов на каждый самолет, за счет 3d печати деталей из титана. Реактивные двигатели, ракеты, компоненты ядерного оружия, морские двигатели и многое, многое другое. Этот список можно продолжать бесконечно.

Мост в Амстердаме

Одним из наиболее впечатляющих проектов, в котором применяется 3d печать металлом, это мост в Амстердаме. Мост был построен буквально в воздухе! Он имеет длину в 12.5 м, и для его изготовления работали 4 робота.

Для изготовления моста потребовалось 4 500 кг нержавеющей стали, и шесть месяцев работы. Персонал компании MX3D использовал промышленного робота, сварочный аппарат и свое программное обеспечение для 3d принтера, чтобы выполнить 3d печать. Они также планируют установить на мосту датчики для наблюдения за изменениями его состояния со временем. Мост будет установлен в районе Красных Фонарей в Амстердаме в начале 2019 года.

3d печать изменит способ производства вещей. Сегодня 3d принтеры используются, в основном, для получения прототипов, и мелкосерийного производства, но эта технология развивается и позволит расширить применение 3d принтеров.

3d печать металлом демонстрирует наиболее впечатляющий рост. Она изменит все, чем пользуется промышленность для разработки и производства продукции. Скорость производства возрастет, а затраты снизятся, что окажет влияние на каждого, кого это коснется, включая таких потребителей, как вы и я.

Разработан способ трехмерной печати металлами с рекордным разрешением

Исследователям из Калифорнийского технологического института впервые удалось разработать методику трехмерной печати из металлов, разрешение которой может в будущем дойти до нанометровых масштабов. Они изготовили жидкие чернила из органического полимера с включенными в него атомами никеля, из которых методом лазерной литографии можно печатать заготовки микрометровых размеров. После пиролитической очистки остаются изделия, почти полностью состоящие из никеля. Наноразмерные металлические изделия со сложной структурой могут найти применение в самых разных областях — от медицины до аэрокосмической техники.

Рис. 1. a — напечатанная из металлсодержащего полимера деталь в форме усеченного октаэдра размером 20 мкм (длина масштабного отрезка — 5 мкм). b — эта же деталь после пиролиза. После обработки сохранилась форма, но при этом деталь сильно уменьшилась: ее размеры на правом фото — 4 мкм (длина масштабного отрезка — 1 мкм). Это связано с тем, что составляющая большую долю полимера органическая часть теряется в процессе пиролиза. Изображения получены при помощи сканирующей электронной микроскопии. Фото из обсуждаемой статьи в Nature Communications

Изучение материалов и конструкций из металлов, у которых внутренние структурные элементы имеют размеры от десятков нанометров до единиц микрометров, активно идут уже много лет. Проблема, однако, в том, что до сих пор не удалось разработать технологии массового изготовления таких материалов. При этом в ходе лабораторных исследований установлено, что они могут обладать уникальными свойствами. Например, они способны к поглощению света в оптически активных метаматериалах (C. Fei Guo et al., 2014. Metallic nanostructures for light trapping in energy-harvesting devices) или увеличивают способность детали сопротивляться деформации при механическом воздействии (R. Maaß et al., 2009. Smaller is stronger: The effect of strain hardening).

В общем случае наноразмерные объекты получают двумя способами. При так называемом «восходящем подходе» (bottom up) объект создается в результате объединения более мелких структурных единиц вещества — атомов, молекул или нанообъектов меньшего размера. При «нисходящем подходе» (top down) происходит измельчение макроскопического количества вещества до наноуровня или формирование в макроскопическом образце наноразмерных рисунков-шаблонов.

Обладающие внутренней наноструктурой изделия из металла сейчас умеют получать при помощи нанолитографии (nanolithography), нанотравления и используя лазер для формирования на поверхности металла наноразмерных деталей. Эти методы дороги и сложны, что ограничивает возможность их масштабирования до промышленных объемов. Еще один недостаток — этими методами практически невозможно создать полноценную внутреннюю трехмерную наноструктуру внутри макроразмерной металлической заготовки, поэтому чаще всего они используются для создания микрорельефа (наномасштабных подъемов или углублений) на поверхности.

Предполагается, что с созданием металлических метаматериалов со сложной внутренней структурой может справиться трехмерная печать (которую можно рассматривать как разновидность восходящего подхода): нужный объект слой за слоем выстраивается 3d-принтером по трехмерному чертежу (поэтому такой способ еще называют «послойным синтезом»). В настоящее время уже можно изготавливать содержащие наноразмерные элементы структуры детали, которые невозможно получить с помощью традиционных нисходящих методов получения нанообъектов, — но, увы, не из металлов. С начала 2010-х годов появились технологии послойного синтеза сложных трехмерных структур из полимеров (F. P. W. Melchels et al., 2012. Additive manufacturing of tissues and organs) и керамики (A. Zocca et al., 2015. Additive manufacturing of ceramics: issues, potentialities, and opportunities). В 2017 году был разработан способ трехмерной печати из стекла с разрешением 150–500 нм (см.: Немецкие химики создали полимер для 3D-печати стеклянных изделий, «Элементы», 24.04.2017).

А вот металлы пока не удавалось использовать для печати с нанометровым разрешением. При этом разные способы трехмерной печати достаточно мелких структур из металлов уже существуют, но их разрешение составляет 20–50 мкм (L. Hirt et al., 2017. Additive manufacturing of metal structures at the micrometer scale). Разрешение трехмерной печати обуславливается тем, в каком виде «чернила» (в данном случае — металл) подаются в принтер, и тем, каким воздействиям они подвергаются в процессе послойной печати. Так, при послойном синтезе, более всего напоминающем традиционную печать на принтере, когда металлосодержащие чернила пропускаются через сопла принтера, застывающие капли имеют диаметр 40–60 мкм, поэтому мельчайшие элементы структуры изделия не могут быть меньше. При плазменном осаждении в качестве сырья применяется металлическая проволока диаметром более 100 мкм, которая плавится под воздействием импульсов плазмы, и мельчайшие элементы деталей получаются порядка сотен микрометров (F. Martina et al., 2014. Investigation of the benefits of plasma deposition for the additive layer manufacture of Ti–6Al–4V). При лазерном спекании или плавлении частички металлических порошков имеют размеры 0,3–10 мкм, а минимальный размер «рисунка» на поверхности печатаемой детали оказывается около 20 мкм (M. Vaezi et al., 2013. A review on 3D micro-additive manufacturing technologies).

Поскольку, в конечном итоге, трехмерная печать металлами — метод восходящий, напечатанные детали всегда будут больше элементов, служащих «чернилами» для печати, размерами которых и будет определяться разрешение печати. Преодолеть все эти ограничения можно, если разработать принципиально новую схему послойного синтеза, позволяющую без особых проблем работать с металлом или металлсодержащим прекурсором на нанометровых масштабах.

Это удалось сделать ученым из группы Джулии Грир (Julia R. Greer) из Калифорнийского технологического института. Ранее в этой группе уже были разработаны способы трехмерной печати наноразмерных устройств из полимеров и керамики. Успех новой технологии заключается в замене металлических порошков и проволок, применяющихся в других типах трехмерной печати, на принципиально иной тип источника металла — металлсодержащий органический полимер. Этот полимер проще формовать с образованием наноразмерных структур. По замыслу химиков из Калифорнии должен был стать шаблоном, способствующим правильному распределению металла в продукте печати.

Для получения металлсодержащих чернил первоначально был получен акрилат никеля (II), в котором остатки непредельной акриловой кислоты сохраняли способность к полимеризации (рис. 2). Металлсодержащий мономер смешивали с другим мономером акрилового ряда — триакрилатом пентаэритритола и 7-диэтиламино-2-теноилкумарином, игравшим роль инициатора процесса фотохимической полимеризации. Из полученной смеси с помощью одного из методов трехмерной печати — двухфотонной литографии (two-photon lithography) формировались полимерные заготовки нужной формы. В том участке реакционной смеси, которая подвергалась облучению лазером, происходила фотоактивация 7-диэтиламино-2-теноилкумарина, благодаря чему полимер, в котором находились химически связанные атомы никеля, затвердевал.

Рис. 2. Схема предложенного метода послойного синтеза наноразмерных структур из металла. a — в ходе реакции обмена получается никельсодержащий мономер (акрилат никеля), кратные связи остатков акриловой кислоты в котором способны вступать в реакцию полимеризации. b — никельсодержащий мономер, акриловая смола (триакрилат пентаэритритола) и инициатор фотохимической полимеризации (7-диэтиламино-2-теноилкумарин) смешивают, получая прозрачные никельсодержащие «чернила» для трехмерной печати. c — схематическое изображение применяющегося подхода для трехмерной печати — двухфотонной литографии. d — напечатанная заготовка из никельсодержащего полимера подвергается пиролизу (е), в результате чего удаляется органическая составляющая полимера и остается наноразмерная конструкция из металла. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Communications

На следующем этапе заготовки из никельсодержащего полимера подвергли пиролизу. Для этого их помещали в вакуумированную камеру муфельной печи и медленно нагревали до 1000°С. Эта температура почти на 500°С ниже температуры плавления никеля (1455°С), но ее оказалось вполне достаточно, чтобы удалить органическую составляющую полимера, оставив наноструктуру, в которой, по результатам исследования с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, содержалось 91,8% никеля. Высокая температура также способствовала объединению оставшихся атомов металла в формы, повторяющие исходные структуры из полимера, но меньшие по размеру. Поскольку в процессе пиролиза испарялась большая часть материала, составлявшего металлполимерную структуру, получившиеся после пиролиза металлические изделия уменьшились на 80% (рис. 1 и 3). Внутренние элементы деталей из металла, полученных с помощью нового подхода, могут характеризоваться размером от сотен нанометров до микрометров — до настоящего времени даже такое разрешение при трехмерной печати металлических конструкций не было возможно.

Рис. 3. f–h — напечатанная из никельсодержащего полимера трехмерная сетка и она же, но после пиролиза (i, j), в результате которого в структуре остается почти только один никель. Хорошо видно, что при пиролизе происходит «усадка» структуры примерно в 5 раз. Длины масштабных отрезков: f — 15 мкм, g и i — 2 мкм, h и j — 500 нм. Изображения получены при помощи сканирующей электронной микроскопии. Фото из обсуждаемой статьи в Nature Communications

В настоящий момент исследователи пытаются улучшить разработанную методику. В первую очередь нужно научиться устранять дефекты в структуре получающихся металлических объектов: в статье честно признается, что получающиеся после пиролиза металлические конструкции содержат пустоты и отличаются неровной поверхностью (это хорошо заметно на рис. 1 и 3), а также содержат незначительное количество примесей, главным образом — углерода. Поскольку примеси и мелкие дефекты могут серьезно влиять на электронные и оптические свойства, эти проблемы должны быть решены до промышленного использования нового подхода.

Также в планах исследователей опробовать разработанный ими подход для трехмерной печати конструкций из других металлов. Наиболее интересной в этом отношении кажется попытка использовать вольфрам, высокая температура плавления которого (3442°С) не позволяет применять традиционные способы печати металлами.

Источник: Andrey Vyatskikh, Stéphane Delalande, Akira Kudo, Xuan Zhang, Carlos M. Portela, Julia R. Greer. Additive manufacturing of 3D nano-architected metals // Nature Communications. 2018. DOI: 10.1038/s41467-018-03071-9.