Титан: человек и металл

Аддитивные технологии GE помогают людям, оказавшимся в неблагоприятных жизненных обстоятельствах, жить полной жизнью

Каждое утро Стевин Кригган из австралийского Северного Квинсленда начинает с тренировки. Он идет в спортзал, где занимается полтора часа. После этого он катается на велосипеде, играет с командой в не совсем обычный баскетбол и тренируется в стрельбе из лука. Вы, наверное, подумали, что Стевин – профессиональный спортсмен? Нет. Стевин – человек с ограниченными возможностями. В 2010 году врачи собрали его буквально по кусочкам после крушения военного вертолета, на борту которого он – в то время военнослужащий армии США – находился. Стевин был единственным, кто выжил в той страшной трагедии. И сегодня спорт – это его единственная возможность научиться жить полноценной жизнью.

Постоянные тренировки нужны Стевину для подготовки к участию в «Играх непокоренных» ­– международных спортивных соревнованиях бывших и действующих военнослужащих, в силу разных обстоятельств, ставших инвалидами. Игры, основанные британским принцем Гарри в 2014 году, проходят в разных странах и включают в себя три дисциплины: греблю на тренажерах, баскетбол на колясках и волейбол сидя.

Сила воли и целеустремленность Стевина достойны восхищения. «Поначалу спортивные тренировки приносили мне страшную боль, но я понимал, что эту боль нужно просто перетерпеть, и тогда я смогу двигаться дальше – к полноценной жизни. В прошлом году я подал заявку на участие в «Играх непокоренных» и начал готовиться к соревнованиям», – говорит спортсмен.

Езда на велосипеде помогает Стевину восстановить силу в ногах, но из-за того, что раздробленная в катастрофе правая нога короче левой почти на целый дюйм, раньше ему никак не удавалось войти в нужный ритм и набирать нужную скорость. Чтобы компенсировать разницу в длине ног, он изготовил из автомобильной шпаклевки прокладку, которая закреплялась между педалью велосипеда и подошвой его ботинка. Но хэндмэйд оказался слишком тяжелым, а уж об эргономичности и речи не шло. Когда Дэвид Пилгрим, бывший менеджер новозеландской команды «Игр непокоренных», увидел это «временное решение» Криггана, он обратился к инженерам вооруженных сил Новой Зеландии Эвану Конагану и Мартину Кэмпбеллу с просьбой помочь австралийскому спортсмену.

Мартин, буквально выросший в веломагазине своего дяди, был рад взяться за такой интересный индивидуальный проект. Поскольку они с Эваном в основном занимаются проектированием армейского снаряжения, в частности, деталей для военной техники, им было интересно помочь решить конкретную проблему конкретного человека, а не целой армии. «Первый вариант прокладки, которую сделал сам Стевин, был просто цельным куском застывшей шпаклевки, – говорит Мартин Кэмпбелл. – С помощью 3D-печати можно придать детали форму, максимально приближенную к той органической, которая изначально была создана природой. Но, кроме этого, мы должны были получить конструкцию с минимально возможным весом и максимально высокой прочностью. Найти баланс между размером, формой, весом и прочностью детали стало для нас одной из самых сложных задач».

Поработав около недели над моделью прокладки, компенсирующей зазор между более короткой ногой спортсмена и педалью велосипеда, Конаган и Кэмпбелл обратились к Питеру Сефонту из новозеландской компании Zenith Tecnica с просьбой доработать 3D-модель для титановой печати. Эта компания специализируется на особом типе аддитивного производства – электронно-лучевой плавке. Это вариант 3D-печати, при котором деталь формируется из тончайших слоев материала – почти как слоеный торт, только вместо теста используется титановый порошок, идеально подходящий для создания легких и прочных приспособлений, способных выдерживать высокие нагрузки.

Поскольку основная сфера деятельности Zenith Tecnica – производство деталей для аэрокосмической и медицинской промышленности, Питер Сефонт был рад поработать над новыми задачами. «3D-печать – сравнительно молодая технология, и нам важно показать людям, на что она способна, – говорит Питер. – Участие в таких проектах дает нам возможность продемонстрировать всем возможности этой технологии. А они просто фантастичны».

Большинство промышленных 3D-принтеров используют управляемые компьютером лазерные лучи. Но в Zenith Tecnica работают с другой технологией: при электронно-лучевом плавлении для генерации потока электронов вместо лазеров применяются электромагнитные катушки, благодаря чему повышается точность и скорость работы. Zenith Tecnica использует принтеры, разработанные Arcam EBM - компанией, входящей в состав подразделения GE Additive. Стевин Кригган – не первый спортсмен, кому удалось помочь благодаря существованию принтеров Arcam: разработанные GE технологии уже помогли Анне Гримальди – прыгунье в длину – завоевать золотую медаль для Новой Зеландии на Паралимпийских играх в 2016 году.

Аддитивное производство прекрасно подходит для создания деталей, которые было бы слишком дорого или даже невозможно изготовить традиционными методами. GE использует эту технологию для производства деталей для аппаратов медицинской визуализации и реактивных двигателей, включая самый мощный в мире авиадвигатель GE9X.

Сформированной специально для помощи Стевину команде специалистов удалось напечатать для него частично полую высокопрочную титановую прокладку с зазорами, полностью соответствующими расположению шипов на его спортивной обуви. Деталь при этом получилась максимально легкой: в то время как изготовленный Стивеном вариант весил заметные полфунта (около 220 грамм) и сильно нагружал его искалеченную ногу, вес новой прокладки почти в пять раз меньше - около одной десятой фунта (45 грамм). «Даже такая небольшая помощь Стевину очень много для нас значила», – сказал Эван Конаган.

Стевин был потрясен результатом, которого ему удалось добиться с использованием новой прокладки. «Моя нога очень страдала из-за веса и неудобства того приспособления, которое я сделал сам. Сейчас я чувствую огромную разницу: прошли боли после заездов, кататься стало намного удобнее, а еще я смог улучшить свои результаты на тренировках – теперь трек в 20 километров я проезжаю на четыре минуты быстрее. Это очень поможет мне на соревнованиях», – говорит он.

Стевину по-прежнему нелегко добиваться высоких результатов – старые травмы шеи, спины и ног постоянно напоминают о себе. Он благодарен всем, кто поддерживает его и помогает пройти этот трудный путь, в том числе – и команде специалистов из Zenith Tecnica и GE Additive (Arcam EBM) за возможность совершенствовать свои спортивные результаты. К сожалению, в этом году из-за пандемии COVID-19 «Игры непокоренных» не состоялись. Но Стевин продолжает упорно тренироваться, чтобы поехать на соревнования в Гаагу в следующем году. «Конечно, проще было бы спрятаться от всех у себя дома под одеялом и начать себя жалеть, но лучше - взять себя в руки и попытаться получить от жизни все», – говорит Стевин Кригган.