پرینتر های سه بعدی: آینده بشریت یا موجی گذرا؟

اولین بار که با نحوه ی کار یک پرینتر سه بعدی آشنا شدید چه تصوری از آن داشتید؟ آیا با یک لبخند ملیح به این فکر می کردید که " به نظر وسیله ی جالبی می رسد"؟ یا از تعجب شاخ درآورده بودید و تصور می کردید "هر چیزی را می توان با این وسیله ساخت!؟" با توجه به این که در حال خواندن این مقاله هستید، می توانیم نتیجه بگیریم که در گروه دوم قرار دارید.

آیا پرینتر سه بعدی به واقع ابزار کارآمدی است؟ آیا به مانند ماشین های پرنده و یا قرص هایی که جای وعده های غذایی را می گیرند، فوق العاده است؟ حقیقت امر این است که ماشین های پرنده و قرص های غذا بسیار مفید هستند و حتی همینک هم در دسترس اند، اما هیچ گاه تبدیل به یک جریان اصلی نشده اند.

آیا پرینتر های سه بعدی هم به همان مسیری خواهند رفت که آن دو رفتند؟ اگر شما هم مثل ما کنجکاو هستید تا بدانید چه بر سر این دستگاه های چاپ خواهد آمد ادامه ی مطلب را از دست ندهید.

چرا یک ایده به موجی گذرا تبدیل می شود؟

چه چیزی باعث می شود برخی از تکنولوژی ها آنقدر فرا گیر شوند در حالی که برخی دیگر را تنها می توان در کتاب تاریخ تکنولوژی یافت؟ فاکتور های زیادی بر این قضیه تاثیر گذارند. برخی از این فاکتور ها قابل اندازه گیری هم نیستند، مانند شانس و یا میزان مقبولیت در سطح جامعه.

تعدادی از تکنولوژی ها تنها به این دلیل منسوخ شدند که از زمان خود جلوتر بودند. اگر بستر لازم برای یک تکنولوژی وجود نداشته باشد، آنچنان پس زده می شود که با وجود کاربردی بودن، هیچ گاه به عرصه باز نمی گردد.

واکمن ها را به خاطر دارید؟ واقعا ابزار هایی کاربردی بودند. مردم هم آنها را دوست داشتند. آنها می توانستند هر آهنگی را در هر جا که می خواستند گوش کنند. واکمن ها خیلی خوب فراگیر شدند. اما تکنولوژی های دیگری آمدند و خیلی زود جایشان را گرفتند. سی دی ها و اینترنت در کنار فرمت mp3 در چشم به هم زدنی واکمن ها را محو کردند. سی دی ها هم جای خود را به حافظه های فلش دادند. اکنون تنها mp3 ها هستند که سلطه ی خود را حفظ نموده اند.

آیا این بلاها بر سر پرینترهای سه بعدی هم خواهد آمد؟ همانطور که می دانید از مهم ترین کاربرد های ابزارهای مذکور ساخت نمونه های اولیه (prototype) است. آیا تکنولوژی های دیگری جای پرینتر های سه بعدی را خواهند گرفت؟ هیچ کس به طور قطع جواب را نمی داند. اما نگاهی به گذشته می تواند در این زمینه مفید باشد. همانطور که همیشه گفته اند گذشته چراغ راه آینده است.

چرا نمونه های اولیه ساخته می شوند؟

فلسفه ی ساخت نمونه ی اولیه این است که ایده هایمان را به واقعیت تبدیل کنیم، آنها را ببینیم و مورد آزمایش قرار دهیم. سپس بازطراحی شان نموده و دوباره نمونه اولیه ای بسازیم. این چرخه ی تولید یک محصول است و تا زمان به کمال رسیدن آن ادامه دارد. طراحان، خلاقان، مخترع ها، هنرمندان و مهندسان همه از این شیوه ی تولید استفاده می کنند.

چرخه نمونه اولیه در گذشته

در گذشته، پس از این که طرح های اولیه بر روی کاغذ را آماده می کردند، یک ماده را برای تولید نمونه ابتدایی انتخاب می نمودند، چوب، فلز، پلاستیک و یا هر چیز دیگری. سپس زمان زیادی صرف ساخت این نمونه می گردید. پس از تست های مختلف، طرح دوباره بر روی کاغذ بر می گشت. در نهایت بعد از 3 یا 4 بار ساخت نمونه اولیه، طراحان به نتیجه نسبتا مطلوب می رسیدند. این پروسه چیزی در حدود یک سال طول می کشید. تنها چیزی که از دست می رفت زمان بود. به نظر شما زمان چه قدر ارزش دارد؟

بخش طراحی محصول پیشرفت خوبی در طی سالیان گذشته داشته است. ده ها نرم افزار حرفه ای طراحی جای خود را به کاغذ و قلم داده اند. هم سرعت و هم کیفیت در این بخش به شدت افزایش یافته، اما بخش تولید نمونه اولیه چندان دچار تغییر و تحول نشده است.

در این زمینه ایده های جالبی شکل گرفت. ایده هایی در رابطه با تولید سه بعدی اجسام از سال 1800 میلادی به وجود آمدند، اما خیلی پیچیده بودند و چندان قابلیت پیاده سازی و همه گیر شدن را نداشتند.

یکی از ایده ها در این زمینه، کپی کننده ی اجسام بود. این ایده توسط فرانکویس ویلم در سال 1864 ثبت شده است. طرح اولیه این بود که وسیله ای ساخته شود تا بتواند به سرعت یک کپی از روی اشیای مختلف بسازد. بعدها افرادی ادامه ی راه وی را رفتند. نمونه ش دستگاهی است که توسط مارکوس آدامز در سال 1939 با همان هدف مذکور ساخته شد.

فرزکاری و دستگاه های CNC

در سال 1940 فرزهایی کنترل عددی (NC) می شدند، می توانستند از روی یک الگو سوراخ ها را بخوانند و عینا همان ها را بر روی فلز یا چوب پیاده کنند. این دستگاه شاید اولین قدم برای رسیدن به پرینتر های سه بعدی بود.

در سال 1951 اولین دستگاه CNC (Computer Numeric Control) یا همان کنترل عددی کامپیوتری در دانشگاه MIT ساخته شد.

دستگاه های CNC در طول زمان پیشرفت چشم گیری داشتند و بسیار کوچک شدند. اما هنوز هم بسیار بزرگ و گران به حساب می آمدند و تنها تولید کنندگان از آنها استفاده می کردند. سرعت بالای دستگاه ها و تیغه های تیز فرز بسیار خطرناک بود و امکان داشت گاه و بی گاه خراب شود و خراب هم می گشت.

به واقع تا همین چند وقت پیش دستگاهی که کوچک، دقیق، قوی و مطمئن باشد در این زمینه وجود نداشت.

[videojs mp4="http://cdn.digiato.com/The%20Nomad%20CNC%20Mill%20_%20CNC%20Milling%20Machine%20-%201.mp4"]

پرینتر سه بعدی واقعی

در دهه های 1970 و 1980 ایده ای جدید در زمینه ی تولید نمونه اولیه شکل گرفت. طرح اولیه این ایده توانایی تولید مدل های سه بعدی به وسیله ی پلیمر رزین و نور بود. به ثمر نشستن این طرح دو دهه طول کشید اما در نهایت پرینتری ساخته شد که حاوی ظرفی از رزین بود. این ظرف به آرامی و با دقت ماده ی یاد شده را بر روی سطح می ریخت و از کنار و بالا به آن لیزر تابیده می شد. پرینترهای سه بعدی از سرعت خوبی برخوردار بودند، به قدری که فاصله ی ایده ی اول صبح تان تا به ثمر نشستن آن تنها یک صبحانه بود.

در ویدیویی که در ادامه می بینید، نحوه ی کلی کار این پرینتر ها به نمایش در آمده است.

[videojs mp4="http://cdn.digiato.com/The%20Stereolithography%20(SLA)%20rapid%20prototyping%20process%20-%202.mp4"]

این وسیله برای مصرف خانگی چندان مناسب نیست. یک نکته ی دیگر در مورد آن، حساسیت بالایش به حساب می آید که با کوچکترین ضربه ای همه چیز به هم می ریزد.

بعد از مدل قبلی، نسل بعدی روانه بازار شد که به FDM معروف هستند. به طور بسیار ساده این پرینتر جدید، پلاستیک مایع را به صورت لایه ای بیرون می ریزد. پس از خشک شدن یک لایه، دستگاه دوباره پلاستیک مایع را بر روی آن میریزد تا لایه ی بعدی را تشکیل دهد. این کار تا زمانی که مدل سه بعدی به طور کامل ساخته گردد ادامه می یابد. می توان پلاستیک را با موادی که خاصیت مشابه دارند جایگزین کرد. از این دسته، قلم طراحی سه بعدی هم ساخته شده است که حتما با آن آشنایی دارید.

در ادامه می توانید فیلمی از یکی از این پرینتر های سه بعدی را ببینید. دستگاه مذکور متعلق به شرکت MakerBot است که تنشی اساسی را در بازار این نوع پرینتر ها بازی پدید آورده. پرینتر های این شرکت به اندازه ی کافی کوچک و ارزان هستند تا توسط مصرف کننده ی خانگی مورد استفاده قرار بگیرند.

[videojs mp4="http://cdn.digiato.com/The_MakerBot_Replicator_2_-_How_It_Works_3.mp4"]

نمونه های اولیه به کجا می روند

با گسترش دستگاه های CNC، پرینتر های بعدی و تکنولوژی هایی از این قبیل و همچنین با کاهش قیمت و افزایش دقت این محصولات، تقریبا هر کسی می تواند ایده اش را به عمل تبدیل کند. در این زمانه تبدیل یک ایده به یک محصول که می تواند در دستان مصرف کنندگان جای گیرد کار آسانی شده است. همانند این اکزواسکلتی که در زیر تصویر آن را مشاهده می کنید، به نظر وسیله ی جالبی می رسد، اما کاربردش جالب تر است.

تاثیر پرینتر های سه بعدی بر تجارت

در حال حاضر هزاران طرح مختلف در اینترنت وجود دارد که شما می توانید به آسانی آنها را دانلود کنید و با پرینتر سه بعدی خود آن را بسازید. حتی نیاز نیست ذره ای از نحوه ی کار دستگاه و یا طراحی مدل مورد نظر چیزی بدانید.

ریچارد اونی (Richard Aveni) در بخش اقتصاد دانشگاه هاروارد معتقد است که این پرینتر ها دنیا را متحول می کنند:

" همین طور که تکنولوژی پیشرفت می کند و قیمت کاهش می یابد، خرید خیلی از ابزار ها برای مردم منطقی تر و معقول تر می گردد. همین قضیه را تنها در زمینه پرینتر های سه بعدی در نظر بگیرید. تصور کنید روزی مردم تنها هزینه ی مواد خام و مبلغ ناچیزی برای طرح مورد نظر را می پردازند و وسایل مورد نیاز خود را در خانه و به وسیله ی پرینتر های سه بعدی خود پرینت می کنند."

این قضیه می تواند تاثیر شگرفی بر حمل و نقل، خورده فروشی و خدمات پس از فروش بگذارد. چنین نتیجه گیری واقعا امیدوارانه است، اما اگر پرینتر های سه بعدی بتوانند در کاهش هزینه در بازار های مختلف و همچنین هزینه های مردم تاثیر بگذارند، قطعا جایگاه خود را پیدا می کنند.

در نهایت آیا پرینتر های سه بعدی ماندنی هستند یا رفتنی؟

همانطور که با هم بررسی کردیم، مدت ها است که عده ی زیادی منتظر پرینتر های سه بعدی بوده اند. این ابزار ها در پول، انرژی و وقت مردم صرفه جویی می کنند. یک نکته ی دیگر هم این بود که این پرینتر ها در زمینه ی مدل های اولیه واقعا کار آمد هستند و در بعضی بخش ها تقریبا بی نظیر ند. آنها روز به روز قابل حمل تر، بهتر، ارزان و با کیفیت تر می شوند.

این ابزار ها شاید در های جدیدی را بر روی افرادی که هیچ وقت به فکر طراحی یا مهندسی نبوده اند باز کند.

یک فرق اساسی پرینتر های سه بعدی با بقیه ی تکنولوژی ها این است که این وسیله ی آمیخته ای از علم و هنر را ارائه می کند. در نتیجه می تواند هر ذهن آماده ای را که پیش از این هرگز در این وادی نبوده است به سمت خود بکشاند.

پرینترهای سه بعدی 100 دلاری در راه هستند و دیر یا زود زنگ خانه هایمان را به صدا در می آورند. با توجه به چنین چیز هایی، و پتانسیل ذهن انسان برای ساخت (یا پرینتر) چیزهایی بهتر و جدیدتر، می توانیم بگوییم که پرینتر های سه بعدی ماندنی هستند، حداقل در یکی دو دهه ی پیش رو ما را تنها نخواهند گذاشت.

شما چه فکر می کنید؟ آیا این پرینتر ها آینده را برای خود خواهند کرد؟ آیا تصمیمی برای تهیه یکی از آنها دارید؟ اگر جوابتان مثبت است، از آن چه استفاده ای خواهید کرد؟ نظرات خود را با ما به اشتراک بگذارید.