انقلاب 3 بعدی

چاپگرهای ریز و درشتی که با داشتن ساختارهایی متفاوت، امکان ایجاد انواع محصولات، از مجسمه و کاور گوشی هوشمند تا خانه و اعضای بدن را به کاربر می‌دهند. با این حال، شاید برایتان جالب باشد بدانید که داستان چاپگرهای سه‌بعدی حدود 33 سال پیش آغاز شد!

ادیسون دوم

نام چارلز هال (Charles Hull) برای فعالان صنعت پرینت سه‌بعدی مترادف ادیسون برای بسیاری از ماست! آقای هال در سال 1983 توانست نخستین دستگاه چاپگر سه‌بعدی را برای ساخت مدل اولیه محصولات مختلف صنعتی طراحی کند. این دستگاه که SLA-1 نام داشت، فرآیند معمول دو ماه برای ساخت نمونه اولیه محصول را به چند ساعت کاهش می‌داد، اما شاید آقای هال خودش نمی‌دانست آغازگر چه مسیر مهمی در تاریخ بشر می‌شود.

تولید همه چیز

چاپگرهای معمولی یک کارتریج دارای مواد اولیه (جوهر)، یک بخش سخت‌افزاری برای تولید محصول نهایی (متن) و البته بخش نرم‌افزاری برای دریافت طرح دارند. چاپگرهای سه‌بعدی نیز ساختار مشابهی دارند، با این تفاوت که محتوای کارتریج آنها می‌تواند موادی مختلف نظیر پلاستیک و حتی سلول‌های زنده باشد و خروجی نهایی نیز به‌صورت سه‌بعدی است. بیایید برخی جنبه‌های این فناوری را بررسی کنیم.

تولید همه چیز در خانه

بیز استون (Biz Stone) که یکی از بنیانگذاران توییتر است، جایی اعلام کرد شرکت نایک (Nike) که به تولید انواع کفش، لباس و تجهیزات ورزشی مشغول است، در ده سال آینده فقط یک شرکت نرم‌افزاری خواهد بود. برای نمونه فرض کنید کتانی ورزشی‌تان پاره شده است. کافی است فایل یک مدل کتانی را از وبسایت این شرکت دانلود کرده و ادامه کار را به چاپگر سه‌بعدی‌تان بسپارید. یا فرض کنید واشر دستگاه ظرفشویی خانه‌تان پاره شده است، با فراگیر شدن چاپگرهای سه‌بعدی، دیگر نیازی به جست‌وجو برای یافتن واشر یدک یا حتی سفارش آنلاین و انتظار چند روزه برای دریافت آن نیست. کافی است از وبسایت شرکت سازنده، فایل مربوط به این واشر را دریافت کرده و چند دقیقه بعد واشر مورد نظر را از چاپگر سه‌بعدی تحویل بگیرید. البته شاید داشتن چاپگری سه‌بعدی که بتواند همه این محصولات مختلف را تولید کند برای بسیاری از کاربران خانگی کاری ناشدنی باشد. در این صورت می‌توان انتظار داشت مراکزی در هر محله و شهر ایجاد شوند و با داشتن انواع چاپگرهای سه‌بعدی مختلف، محصولات مورد نیاز مشتریان را برای آنها تولید کنند.

ساخت محصولاتی ویژه هر مشتری

یکی از چشم‌اندازهایی که چاپگرهای سه‌‌بعدی برای آینده ترسیم می‌کنند، توانایی ساخت انواع محصولات بر اساس نیازمندی‌های خاص هر فرد است. برای نمونه چند سالی است که پزشکان می‌توانند با استفاده از چاپگرهای سه‌بعدی، زانوی مصنوعی برای بیماران خود بسازند. همچنین شاید در آینده‌ای نزدیک بتوان مواد مُسکن یا آنتی‌بیوتیک را نیز در یک زانوی مصنوعی گنجاند تا به‌صورت تدریجی در بدن آزاد شود.

بیوپرینتینگ (Bioprinting) یا تولید بافت‌های زنده یکی دیگر از کاربردهای چاپگرهای سه‌بعدی است. در سال‌های اخیر مطالعات و آزمایش‌های موفقی در این خصوص به انجام رسیده است. برخی پژوهشگران پیش‌بینی می‌کنند در آینده‌ای نه‌چندان دور نیاز به دریافت عضو برای جراحی پیوند عضو از بین رفته و در عوض بتوان کلیه، کبد یا قلب مورد نیاز برای پیوند را بر اساس ویژگی‌های بدن فرد گیرنده از طریق چاپگرهای سه‌بعدی زیستی براحتی تهیه کرد. گرافن ماده‌ای است که بشدت مورد توجه کارشناسان طراح چاپگرهای سه‌بعدی قرار دارد. این ماده بسیار انعطاف‌پذیر و شفاف، در عین حال تا صد برابر محکم‌تر از فولاد است. به همین دلیل شاید بزودی بتوان با استفاده از چاپگرهای سه‌بعدی، جلیقه ضدگلوله‌ای متناسب با سایز کاربر با استفاده از گرافن تهیه کرد.

پرینت در ابعاد نانو

پژوهشگران دانشگاه هاروارد مدتی پیش یک باتری لیتیوم ـ یونی را با استفاده از چاپگر سه‌بعدی ساختند. ساختار و کارکرد این باتری از هر جهت به یک باتری معمولی شباهت داشت و تنها تفاوت موجود ابعادش بود. این باتری به اندازه حجم یک دانه شن بود! اما این باتری چه کاربردهایی می‌تواند داشته باشد؟

باتری‌های بسیار کوچک می‌توانند برای تامین انرژی مورد نیاز انواع تجهیزات پزشکی بسیار ریز، تجهیزات الکترونیکی فشرده و حتی ربات‌های بسیار کوچک کاربرد داشته باشند. برای نمونه شاید بتوان از این باتری برای تامین انرژی ربات‌های کوچکی که از قابلیت حرکت در جریان خون و نابودی سلول‌های سرطانی برخوردارند، استفاده کرد. همچنین این فناوری می‌تواند در گسترش هرچه بیشتر ابزارهای متصل به شبکه در اینترنت اشیا نیز سهمی قابل توجه داشته باشد. چاپگرهای سه‌بعدی به پژوهشگران این امکان را می‌دهند ساختارهای بسیار ریز و در ابعاد میکرو و نانو را به شکلی سریع و کم‌هزینه تولید کنند. این سرعت بالا و هزینه کم در نهایت می‌تواند به طراحی و تولید طیفی گسترده‌ از محصولات با فناوری نانو بینجامد.

پرینت 4 بعدی

مفهوم پرینت سه‌بعدی کاملا قابل درک است، اما پرینت چهاربعدی به چه معناست؟ پیشرفت در زمینه پرینت سه‌بعدی این امکان را در آینده به ما می‌دهد که بتوانیم محصولاتی طراحی کنیم که از قابلیت خودترمیمی و نیز تغییر شکل در شرایط مختلف محیطی (نظیر حرارت یا رطوبت) برخوردار باشند. این ویژگی تعاملی را در اصطلاح «بُعد چهارم» می‌نامند. این قابلیت می‌تواند کاربردهایی متعدد داشته باشد. برای نمونه شاید بتوان لوله‌هایی ساخت که به محض سوراخ شدن، به‌صورت خودبه‌خود ترمیم می‌شوند یا کفش‌هایی که به محض برخورد اولین قطره باران، ضد آب می‌شوند. افزودن قابلیت تعاملی به محصولات تولید شده توسط چاپگرهای سه‌بعدی می‌تواند تحولی جدی در بسیاری از صنایع به همراه داشته باشد.

روی دیگر سکه پرینت 3 بعدی

تولید محصولات مصرفی موردنیاز در زندگی توسط چاپگرهای سه‌بعدی در نهایت موجب می‌شود تامین این نیازها ساده‌، کم‌هزینه‌ و بی‌دردسرتر شود. این روند در نهایت موجب از بین رفتن تجمع منابع در شهرهای بزرگ، ایجاد تحولی اساسی در ساختارهای تولید و توزیع محصولات مختلف و البته بهره‌مندی بسیاری از مناطق دورافتاده از مزایایی که تا پیش از این در اختیار شهرهای بزرگ بوده می‌شود. در نتیجه چاپگرهای سه‌بعدی می‌توانند به تقسیم بهتر امکانات ملی و بین‌المللی کمک کنند.

البته این رویه می‌تواند به از بین رفتن فرصت‌های شغلی زیادی نیز بینجامد. برای نمونه صنعت حمل‌و‌نقل بار یکی از حوزه‌هایی است که عده زیادی در آن شاغل هستند.

رواج چاپگرهای سه‌بعدی با از بین بردن نیاز برای جابه‌جایی محصولات تولیدی از کارخانه به مناطق دوردست به بیکار شدن بسیاری از فعالان در صنعت حمل و نقل می‌انجامد.

پرینت پرخطر؟

تردیدی نیست که چاپگرهای سه‌بعدی می‌توانند ضمن کاستن از بسیاری از هزینه‌های تولید، مشکلاتی نظیر دسترسی دشوار به برخی محصولات را تا حد زیادی کاهش دهند، اما همین مزایا ممکن است برای برخی محصولات در نهایت دردسرساز باشد. برای نمونه انواع سلاح گرم نظیر تفنگ یا کلت از جمله محصولاتی هستند که بسیاری از کشورهای دنیا، قوانین و مقررات سختگیرانه‌ای را برای دسترسی و نیز خرید و فروش آنها وضع می‌کنند، اما چاپگرهای سه‌بعدی می‌توانند این وضعیت را بر هم زده و حتی امنیت جامعه را مختل کنند. کدی ویلسون (Cody Wilson) در دوره‌ای که در دانشگاه تگزاس ایالت متحده تحصیل می‌کرد، نخستین کسی بود که ایده ساخت سلاح توسط یک چاپگر سه‌بعدی را به‌صورت جدی دنبال کرد. او درنهایت توانست یک قبضه سلاح گرم را با هزینه‌ای حدود 150 دلار با استفاده از یک چاپگر سه‌بعدی 21 هزار دلاری بسازد. این سلاح به‌طور کامل از پلاستیک ساخته شده بود و فقط سوزن ضربه زننده به فشنگ آن از جنس فلز بود. انتشار خبر این اقدام، نگرانی‌هایی را در زمینه استفاده از چاپگرهای سه‌بعدی در دنیا ایجاد کرد. برای نمونه دسترسی گروه‌های تروریستی به این فناوری می‌تواند امنیت بسیاری از نقاط جهان را بر هم زند. خلاصه این‌که به نظر می‌رسد به منظور بهره‌مندی جامعه از مزایای این فناوری، باید مقررات دقیقی نیز در مورد محدودیت‌های استفاده از چاپگرهای سه‌بعدی تدوین شود.

صالح سپهری فر

ضمیمه کلیک جام‌جم