فناوری

انقلاب پرینترهای سه‌بعدی

پرینتر سه بعدی علمنا
نوشته شده توسط محمد حسین نیرین

از رویای شخصی زمان کودکیم (یحتمل رویای خیلی‌هامان) بگذریم، کارتونی را از سال‌ها پیش به صورت گنگ در خاطر دارم. دقیق در خاطرم نیست چطور بود اما اینقدر را در خاطرم هست که از یک کامپیوتر بزرگ در خانه‌ی خودشان، با دیدن تصویر، غذا سفارش می‌دادند و غذا از دریچه‌ای در کنار این دستگاه کامپیوتر مانند خارج می‌شد. هنوز هم با پیشرفت‌های فوق سریع و جهش‌های سال‌های اخیر، چنین چیزی به نظر رویا می‌آید. البته دقیق در خاطرم نیست که این غذا در همان دستگاه تولید می‌شد یا از جایی با سرعت زیاد انتقال پیدا می‌کرد.
چه خوب می‌شد اگر می‌شد، مگر نه؟ خب… حالا تعجب خواهید کرد اگر بگوییم این کار شدنی‌ست؟ حالا نه که یک پرس شیشلیک شاندیز را بتوانید از دریچه ای کنار کامپیوتر شخصی‌تان خارج کنید. اما امروزه به شکل کاملاً تجاری، می‌توانید خوراکی‌های گوناگونی را با اشکالی عجیب و غریب (به فارسی روان) چاپ کنید!
حتی خواندن این جمله نیز کمی غریب به نظر می‌رسد. اما دنیای تکنولوژی است دیگر! ۲۰ سال پیش کسی فکر نمی‌کرد بتوان از طریق اینترنت غذا سفارش داد، هزینه‌ی آن را پرداخت و غذا را در منزل تحویل گرفت! با این امکانات مراجعات برای تهیه‌ی غذا کاهش زیادی داشته است. حالا نسل بعدی رستوران‌ها می‌توانند مکان‌هایی باشند که نقشه‌های سه بعدی و کارتریژ غذا را می‌فروشند!
سال ۱۹۰۹ بود که هنری فورد، جمله‌ی مشهورش را بیان کرد: «مشتری می‌تواند خودرویی به هر رنگی که بخواهد داشته باشد.» در حالی که اولین انقلاب صنعتی ماشین‌ها را برای جایگزینی کار دستی معرفی کرد. فورد آن پتانسیل را برای تولید انبوه محصولاتی استاندارد مورد استفاده قرار داد. از این دوران به نام انقلاب صنعتی دوم یاد می‌کنند.
پرینتر‌های سه بعدی از ابتدا با هدف ساخت نمونه‌های اولیه و آزمایش بر روی آن‌ها ساخته‌شدند و با معرفی و گسترش استفاده از آن‌ها در ساخت نمونه‌های اولیه، صرفه‌جویی‌های زیاد و درک خوبی از مراحل پیش تولید یک محصول بدست آمده است. اما بسیاری بر این باورند که استفاده از این پرینتر‌ها تنها به این ساخت نمونه‌ی اولیه ختم نخواهد شد. چنانچه این روزها پرینترهای سه بعدی به طور جدی وارد تولید شده‌اند.
امروزه، بیش از صد سال از انقلاب تاریخی هنری فورد می‌گذرد و ما در لبه‌ی یک تحول عظیم دیگر در صنعت قرار داریم و با این انقلاب، دیگر شاید تولید انبوه به دست فراموشی سپرده شود. پرینتر‌های سه بعدی موفق شده‌اند تا به هر کسی امکان تولید محصولات سفارشی و منحصر به فرد با قیمتی منطقی را بدهند. دیگر نیازی نیست که محصولات همگی یک شکل باشند. می‌توانیم اجناس را با توجه به خواست، نیاز و سلیقه‌ی خودمان تغییر دهیم.
بگذارید یک اشاره‌ی کوچکی به مسأله‌ی تولید انبوه بکنیم تا شاید مسأله شفاف تر شود. تولید انبوه در واقع تماماً مربوط به مقدار است. یعنی میزان هزینه‌ی تولید برای هر محصول با افزایش تعداد آن کاهش می‌یابد. سرمایه‌گذاری برای تشکیلاتی انجام می‌شود که بتواند تعداد زیادی از یک محصول را تولید کند. تولید و فروش تعدادی زیادی از یک چیز به طور نسبی هزینه‌ را کاهش می‌دهد و امکان فروش هر محصول با قیمت پایین‌تر را فراهم می‌کند. هرچه تقاضا برای محصور مورد نظر بیشتر باشد، آن سرمایه‌ی تولید اولیه سرشکن شده و هزینه‌ی هر محصول باز هم کاهش پیدا می‌کند. به این مفهوم معیار اقتصادی می‌گویند.
هرچند رشد اقتصادی می‌تواند با درک درست معیار اقتصادی ایجاد شود اما یک نقص اساسی تولید انبوه پیش پای تولید کنندگان وجود دارد؛ محصولات تا زمانی که تولید نشوند نمی‌توانند به فروش برسند! هرچند مشاوران فروش خبره و پیش‌بینی‌های بازار کمی به هدایت سفارشات تولید کمک می‌کنند اما حدوداً سی درصد از کالاهای تولیدی دور ریخته می‌شوند و این به معنی اتلاف نیروی کار، هزینه‌، انرژی، بسته بندی و مواد خام است.
اما تولید با پرینترهای سه بعدی تفاوت بنیادینی با تولید انبوه دارد. از دید هزینه، فرق خاصی ندارد که محصول‌های پرینت شده یکی باشند یا تفاوتی داشته باشند. این نوع تولید نیازی به قالب‌های استاندارد ندارد. این امر به تولید کننده اجازه‌ی تولید محصولاتی کاملاً سفارشی و حتی شخصی را به هزینه‌ی یکسان می‌دهد. اما دیگر با افزایش تقاضا، هزینه‌ی تولید محصول کاهش پیدا نخواهد کرد. هرچند تولید با پرینتر‌های سه بعدی ممکن است ارزش بیشتری برای یک فرد به ارمغان بیاورد، اما در دید کلی، روش گران‌تری محسوب می‌شود.
اما یک محصول به طور دیجیتال زمانی فروخته می‌شود که هنوز تولید و ساختی صورت نگرفته است و تولید در زمان درخواست انجام می‌گیرد. اینطور اثری از انبار، حمل و نقل انبوه و از همه مهم‌تر اتلاف نخواهد بود.
شاید شما هم تصورتان از یک پرینتر سه بعدی مانند گذشته، یک نازلی باشد که حرکت کرده و پلاستیک خمیری شکل را در نقاط مختلف تزریق می‌کند. اما تکنولوژی این دستگاه‌های رویایی خیلی پیشرفته‌تر از این حرف‌هاست!
در حال حاضر پرینتر‌های سه بعدی حتی قادر به استفاده از مواد فلزی می‌باشند و می‌توان قطعات فلزی را با آن‌ها چاپ کرد. مدل‌های بزرگی از پرینتر‌های سه بعدی وجود دارند که قادر به تولید قطعات بزرگ و دقیقی هستند. اگر کمی راجع به تولیدات این پرینتر‌ها بخوانید، دهانتان از تعجب باز خواهد ماند!

پرینتر سه بعدی علمنا

قطعات فلزی ظریف ساخته شده با پرینتر سه بعدی

مدلی صنعتی از این پرینترها قادر به پرینت گرفتن اجزاء کامیون‌های سنگین است. این پرینتر با چند نازل قطعاتی را به روشی مانند قالب‌ تزریقی تولید می‌کند که کیفیت و جزئیات برتری دارند. سازندگان این پرینتر ادعا دارند که محصولات این پرینتر از لحاظ مدت عمر امتحان خود را پس داده‌اند و می‌توانند شرایط سخت خودروسازی را تحمل کنند. شرکت “دایملر تراکس” آمریکای شمالی، بزرگترین تولید کننده‌ی خودرو‌های تجاری، از این پرینترها برای صحه‌گذاری طراحی‌هایش استفاده می‌کند.
روز به روز هم شرکت‌های پیشرو در حال اضافه کردن به قابلیت‌های پرینتر‌های سه بعدی هستند. از آنجایی که اکنون این پرینترها قادر به استفاده از چند جت (jet) برای پرینت به طور همزمان و با مواد گوناگون هستند، محققین در تلاشند تا متد‌های جدیدی برای پرینت پیچیده‌ترین محصولات مانند برد‌های الکترونیکی پیدا کنند.
نهاد‌ها و شرکت‌هایی مانند دپارتمان دفاع ایالات متحده، “لاکید مارتین”، “چینچیناتی تول استیل” و آزمایشگاه ملی “اوک ریج” در حال همکاری مشترک برای ایجاد قابلیت پرینت اکثر اجزاء داخلی و خارجی جت‌های جنگنده هستند. اجزائی مانند بدنه، بال‌ها، پنل‌های ساختار داخلی، آنتن‌ها و غیره.

پرینتر سه بعدی علمنا
قطعات چوبی پرینت شده

آن دسته از ما که کمی پرینتر‌های سه بعدی را می‌شناختیم نیز تصور نمی‌کردیم توسعه و استفاده از آن‌ها تا به این حد جدی بوده باشد. خیلی عجیب‌است که امروزه به سمتی حرکت می‌کنند که بتوانند غذا را با پرینتر سه بعدی پرینت کنند، شیرینی‌های مختلف و نوع ساده‌ای از پیتزا را همین حالا می‌توانید پرینت بگیرید.

غذا پرینتر سه بعدی علمنا

غذا پرینتر سه بعدی علمنا

غذا پرینتر سه بعدی علمنا

خوراکی‌های پرینت شده

برخی چیزهای عجیب و بعضاً ترسناک‌تر نیز وجود دارد. مثلاً دانشمندان پرینتری سه بعدی ساخته‌اند که با استفاده از سلول‌های بنیادی، در تحقیقات کمک می‌کند و می‌تواند تولید بافت کند. هدف نهایی این دستگاه توانایی پرینت اعضا و جوارح است. همچنین در اقدامی عجیب، با استفاده از ام‌آر‌آی (MRI) از جنین در حال شکل گیری در بدن مادر تصویر برداری کرده و مدل سه بعدی آن را برای مادر و پدر می‌سازند! همچنین اسلحه‌هایی را توانسته‌اند با پرینتر‌های سه بعدی تولید کنند! تصورش را بکنید. یکی از شرکت‌ها نقشه‌های مربوط به یک اسلحه‌ی کمری را روی وب‌سایت خود قرار داد و قبل از اینکه دولت آن‌ها را مجبور به حذف این اطلاعات کنند، صدها نفر به این نقشه‌ها دسترسی پیدا کردند. با داشتن نقشه‌ها و جنس‌های معین، تقریباً می‌توانید هر چیزی را در اتاق خوابتان تولید کنید. شاید هم آنقدر بیکار باشید که بخواهید بدانید گوش جدا شده‌ی فن گوک، نقاش مشهور چه شکلی بوده است و آن را با پرینتر سه بعدی بسازید!

جنین پرینتر سه بعدی علمنا

مدل سازی جنین در شکم مادر با پرینتر سه بعدی

پرینتر سه بعدی علمنا

مدل سازی گوش وینسنت ونگک با استفاده از بافتهای زیستی و دی‌ان‌ای خویشاوندانش

اسلحه پرینتر سه بعدی علمنا

مسلسل پرینت شده – تنها سوزن شلیک به آن اضافه شده است

این پرینترها دقتی دارند که می‌توانند اشیائی به کوچکی سر یک مورچه را پرینت کنند. همچنین آنقدر قابل اعتمادند که می‌توان در صنایع خودروسازی از آن‌ها استفاده کرد. شرکت “آریزونیایی لوکال موتورز” اولین خودروی ساخته شده با پرینتر سه بعدی را در نمایشگاه سال ۲۰۱۴ شیکاگو تولید کرد. این خودرو تنها در ۴۴ ساعت با مواد مرکبی از کربن پرینت شد. این شرکت برنامه دارد که خودروی دیگری با قابلیت سواری در جاده را به زودی با همین روش تولید کند و در سال‌های آینده، کارخانه‌های کوچکی در سراسر کره‌ی زمین با هدف پرینت سه بعدی خودرو احداث نماید.

پرینتر سه بعدی علمنا

آدمک میکروسکوپی پرینت شده در مقایسه با ابعاد سوزن

خودرو پرینتر سه بعدی علمنا

اولین خودرو پرینت شده

هرچند در احتساب آن به عنوان یک محصول پرینت سه بعدی حرف و حدیث است، اما دیوارهای یک ساختمان پنج طبقه توسط یک پرینتر سه بعدی تولید شده به محل نصب انتقال پیدا کرده است! “وینسان” ساختمان‌های زیادی از جمله یک عمارت را با همین روش ساخته است.

ساختمان پرینتر سه بعدی علمنا

ساختمان پنچ طبقه‌ که دیوارهایش با پرینتر سه بعدی ساخته شده‌اند

اگر بخواهیم ادامه دهیم، می‌توان مطالب هیجان انگیز زیادی در مورد پرینتر‌های سه بعدی و تولیداتشان بازگو کرد. حقیقت این است که پتانسیل بسیار بالای این تکنولوژی،‌ از آزمایشگاه‌ها، کارهای تحقیقاتی و محصولات کوچک لوکس و زینتی خارج شده است. روز به روز کاربردها و قابلیت‌های بیشتری برای این تکنولوژی کشف می‌شود. طولی نخواهد کشید تا این تکنولوژی نحوه‌ی تولیدات و سفارشات را به کلی دگرگون سازد.

درباره نویسنده

محمد حسین نیرین

دیدگاه شما چیست