3D PRINTER – Τρισδιάστατοι εκτυπωτές

Η λογική πίσω από τα 3D printers είναι αρκετά απλή. Στην ουσία, πρόκειται για την εξέλιξη από τον ψεκασμό μελανιού πάνω σε κόλλες χαρτιού, στο τύπωμα διαδοχικών στρωμάτων ενός υλικού μέχρι αυτά να διαμορφώσουν ένα τελικό αντικείμενο. Απαιτείται, βέβαια, υπολογιστής με ένα κατάλληλο λογισμικό, ώστε το αντικείμενο να σχεδιαστεί από το μηδέν ή να σκαναριστεί ένα ήδη υπάρχον.

Ακούγεται εντυπωσιακό, αλλά δεν πρόκειται για τεχνολογία που προέκυψε ξαφνικά ούτε ήταν εύκολο να αναπτυχθεί. Αυτό που σήμερα ονομάζεται τρισδιάστατη εκτύπωση έχει τις ρίζες του στην ταχεία προτυποποίηση (rapid prototyping), η οποία χρησιμοποιείται εδώ και αρκετά χρόνια από μηχανικούς και σχεδιαστές. Για την προτυποποίηση, σχεδιάζεται ένα αντικείμενο και αποθηκεύεται σε αρχείο ηλεκτρονικού υπολογιστή. Στη συνέχεια, το αρχείο στέλνεται σε ειδικά μηχανήματα και παράγεται η τρισδιάστατη εκδοχή του σχεδιασμένου αντικειμένου.

Το πρόβλημα είναι ότι τα υλικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αυτά τα μηχανήματα δεν έχουν την απαραίτητη ποιότητα για να δημιουργηθεί κάτι πέρα από ένα πρωτότυπο αντικείμενο, το οποίο δεν έχει δομική ακεραιότητα και είναι ουσιαστικά ένα απλό μοντέλο σε πραγματική κλίμακα.

Σήμερα, τα υλικά που βρίσκονται στην υπηρεσία της νέας τεχνολογίας δίνουν στο εκτυπωμένο αντικείμενο τη δυνατότητα να περιέχει κινητά μέρη και να είναι όσο εύκαμπτο ή σκληρό επιθυμεί ο σχεδιαστής του.

Η αρχή έγινε όταν εταιρείες βρήκαν τον τρόπο να χρησιμοποιήσουν ανθεκτικά υλικά όπως το μέταλλο και το πλαστικό για να κατασκευάσουν μηχανικά μέρη και όχι μόνο πρωτότυπα μοντέλα τους. Η πραγματική επανάσταση, όμως, ήταν η στροφή στη δημιουργία νέων υλικών όπως νανοσύνθετων στοιχείων, διαφορετικών μειγμάτων πλαστικού και ενισχυμένων μετάλλων. Τα νέα ριζοσπαστικά υλικά μπορούν να μιμηθούν τις ιδιότητες δυνατότερων υλικών, όπως το ατσάλι.

Οι τομείς όπου η τρισδιάστατη εκτύπωση κάνει ή μπορεί να κάνει τη διαφορά

 – Μπορεί οι πιο πολλοί από εμάς να μην το γνωρίζουμε, αλλά η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης έχει εισχωρήσει, τα τελευταία χρόνια, στην οδοντιατρική βιομηχανία. Μέχρι πρόσφατα, για τη δημιουργία μιας στεφάνης για ένα δόντι, έπρεπε να δαγκώσουμε ένα κομμάτι ειδικού άργιλου, ώστε να δημιουργηθεί ένα αποτύπωμα της οδοντοστοιχίας μας. Με βάση αυτό, ο οδοντίατρος θα έφτιαχνε με το χέρι την στεφάνη. Σήμερα, οι στεφάνες μπορούν να δημιουργηθούν αποκλειστικά με τη χρήση ενός 3D printer. Αρκεί ο γιατρός να σκανάρει το στόμα μας με ένα ειδικό μηχάνημα και ένας τρισδιάστατος εκτυπωτής την ετοιμάζει αμέσως.

 – Ο αντίκτυπος που μπορεί να έχει η τρισδιάστατη εκτύπωση στην ιατρική είναι μεγάλος. Προς το παρόν, η νέα τεχνολογία εφαρμόζεται περισσότερο στη δημιουργία τεχνητών μελών. Οι ταχύτητες κατασκευής είναι πολύ μεγαλύτερες. Το κύριο πλεονέκτημα είναι ότι τα νέα προσθετικά μέλη κατασκευάζονται εύκολα προσαρμοσμένα στις ανάγκες κάθε ατόμου ξεχωριστά. Αυτό είναι σημαντικό, αφού κανένας άνθρωπος δεν είναι ίδιος. Άλλοι περπατούν διαφορετικά, άλλοι είναι πιο ευκίνητοι και οι αναλογίες του καθενός είναι μοναδικές.

Τα προσθετικά μέλη που κατασκευάζονται σε τρισδιάστατους εκτυπωτές μπορούν να είναι εκτός από λειτουργικά, προσαρμοσμένα στα θέλω του καθενός.

– Οι πιο αισιόδοξοι προβλέπουν ότι, μια μέρα στο μέλλον, κάθε νοικοκυριό θα έχει τον δικό του τρισδιάστατο εκτυπωτή, τον οποίο θα χρησιμοποιεί σε τακτική βάση. Και αν αναρωτιέστε γιατί να χρησιμοποιούμε τέτοια μηχανήματα στο σπίτι, απλά υπολογίστε πόσες κούρσες στα εμπορικά κέντρα θα γλιτώνουμε, κατασκευάζοντας οι ίδιοι παιχνίδια γα τα παιδιά, πιάτα, μαχαιροπίρουνα και ό,τι άλλο φανταστούμε!

Η μέρα που θα κατασκευάζουμε τα παιχνίδια των παιδιών στο σπίτι, ίσως να μην είναι τόσο μακριά.

Τεχνολογία διαστήματος

 Η NASA έχει αναθέσει σε εταιρεία την κατασκευή του πρώτου τρισδιάστατου εκτυπωτή που θα λειτουργεί σε συνθήκες μικροβαρύτητας. Ο στόχος είναι, κάποια στιγμή, να δημιουργηθούν εκτυπωτές που θα χτίζουν εργαλεία, μέρη ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή και επιστημονικό εξοπλισμό για να χρησιμοποιούνται τόσο στα διαστημόπλοια όσο και στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Παίρνοντας την ιδέα ένα βήμα πιο μπροστά, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος αναζητεί τρόπους να εκτυπώσει ολόκληρη βάση στο φεγγάρι!

 – Μια έρευνα στο διαδίκτυο είναι αρκετή για να δούμε ότι ήδη το εμπόριο έχει κατακλυστεί από προϊόντα που έχουν κατασκευαστεί σε τρισδιάστατο εκτυπωτή. Νέοι σχεδιαστές μπορούν να δώσουν οι ίδιοι, από το σπίτι τους, ζωή στις δημιουργίες που είχαν στο μυαλό τους και μεγάλα ονόματα του χώρου να αυξήσουν την ταχύτητα παραγωγής τους και να παρέχουν custom-made προϊόντα. “Ωραίο αυτό! Από που το πήρες;”. “Το έφτιαξα στο σαλόνι μου!”.

Έχουμε ήδη μιλήσει για τις περιπτώσεις του μικρού Καΐμπα και του παπιού από τις ΗΠΑ που επωφελήθηκαν από τις τεράστιες δυνατότητες των τρισδιάστατων εκτυπωτών, ακόμα και στη δημιουργία τεχνητών μελών. Η ιατρική δεν σταματά εκεί όσον αφορά την εκμετάλλευση της νέας τεχνολογίας. Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης υποστηρίζουν ότι οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές μπορούν, χρησιμοποιώντας νερό και λιπίδια, να παραγάγουν ανθρώπινους ιστούς, οι οποίοι θα μπορούν να αντικαταστήσουν προβληματικά κύτταρα του οργανισμού μας. Από το 2009, έχει δημιουργηθεί ο πρώτος βίο-εκτυπωτής. Μπορεί να φτιάξει όργανα χρησιμοποιώντας υγιή γενετική ύλη του ασθενή, μειώνοντας τον κίνδυνο απόρριψης του μοσχεύματος.

Ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο Cornell κατάφερε να δημιουργήσει ανθρώπινο αυτί με τη χρήση της τεχνολογίας 3D printing.

– Η έκρηξη της τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης έχει αρχίσει να μεταλλάσσει τον κλάδο της αυτοκινητοβιομηχανίας. Ολόκληρα αμαξώματα, πλήρως λειτουργικά ποδήλατα και ακόμα και μη επανδρωμένα αεροσκάφη έχουν δημιουργηθεί με τη χρήση τέτοιων εκτυπωτών. Ανταλλακτικά και μηχανές θα μπορούν να κατασκευάζονται ταχύτερα και φθηνότερα από ποτέ. Κάθε αυτοκίνητο ή μέρος του θα μπορεί να προσαρμόζεται για να ταιριάζει σε κάθε αγοραστή ξεχωριστά. Δυσεύρετα εξαρτήματα για μοντέλα – αντίκες μπορούν να αντικατασταθούν.

 Μην παραξενευτείτε αν οι παραδοσιακές κουζίνες, οι κατσαρόλες και τα τηγάνια γίνουν μια ανάμνηση για την οποία θα μιλάμε στα παιδιά μας τρώγοντας την …φρεσκοεκτυπωμένη μας πίτσα! H NASA έχει δώσει σε εταιρεία 97000 ευρώ, προκειμένου να της σχεδιάσει έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή ικανό να ετοιμάζει πίτσα από τρόφιμα μακράς διάρκειας, για εγκατάσταση στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Η εταιρεία έχει ήδη καταφέρει να εκτυπώσει φαγώσιμη σοκολάτα, ενώ στο Μισούρι των ΗΠΑ υπάρχει εταιρεία που επιχειρεί να εκτυπώσει κρέας! Το μέλλον είναι εδώ!

Χόλιγουντ – Δεν μπορούσε η μεγαλύτερη.

Όσο οι τομείς εφαρμογής του 3D printing διευρύνονται, η πρώτη λογική και μεγαλύτερη συνέπεια είναι ότι περισσότερα προϊόντα θα παράγονται εκεί ακριβώς που υπάρχει η ανάγκη ή η επιθυμία αγοράς και κατανάλωσης. Ίσως, ακόμα και να φτάσουμε στο σημείο παραγωγής ορισμένων ή αρκετών προϊόντων στο ίδιο μας το σπίτι! Με την προϋπόθεση πάντα ότι έχουμε τα απαραίτητα υλικά και εργαλεία.

Οι πρώτοι ατομικοί τρισδιάστατοι εκτυπωτές έχουν κυκλοφορήσει και κοστίζουν γύρω στα 1000 με 1500ευρώ. Οι τιμές, βέβαια, αναμένεται να πέσουν, όσο η ζήτηση αυξάνεται. Μόλις πριν από μερικά χρόνια, η τιμή πώλησης ήταν στα 78000 ευρώ! Και αν μπορούμε να φτιάξουμε κάτι στο σπίτι, λογικό είναι να μπορεί να μας κοστίσει και φθηνότερα από το να το αγοράσουμε ή να παραγγείλουμε την κατασκευή του.

Είναι, δηλαδή, επόμενο να σκεφτούμε ότι για κάποια από τα προϊόντα που σήμερα παράγονται μαζικά σε μεγάλες βιομηχανίες, δεν θα ισχύει το ίδιο στο μέλλον. Αξίζει να σημειωθεί ότι δεν είναι πολλοί εκείνοι που τολμούν να προβλέψουν ότι θα αντικατασταθεί η βιομηχανική παραγωγή. Οι περισσότεροι υποστηρίζουν ότι θα συνεχίσει να υπάρχει, λειτουργώντας παράλληλα με την οικιακή.

Πέρα από το οικονομικό όφελος, μια ενδεχόμενη επικράτηση του μοντέλου παραγωγής από το σπίτι ή έστω από μικρά, τοπικά και δημόσια κέντρα σε κάθε γειτονιά θα επιφέρει και άλλες σημαντικές αλλαγές. Στη θεωρία, κάθε προϊόν μπορεί να κατασκευάζεται με βάση τα δικά μας εξατομικευμένα γούστα και τις προδιαγραφές που επιθυμούμε. Κατά συνέπεια, οι επιχειρήσεις και οι βιομηχανίες σε κάθε τομέα θα αναγκαστούν να αλλάξουν τις στρατηγικές και τη λειτουργία τους

Η μέθοδος τρισδιάστατης εκτύπωσης εγείρει ερωτηματικά και ανησυχίες όσον αφορά την προστασία της προσωπικής ιδιοκτησίας και των πνευματικών δικαιωμάτων. Έχουν ξεκινήσει σχετικές συζητήσεις προκειμένου να βρεθεί μία λύση, αλλά δεν είναι ένα εύκολο θέμα. Πως μια βιομηχανία να αποτρέψει την εκτύπωση προϊόντων για τα οποία έχει κατοχυρώσει πνευματικά δικαιώματα; Πως να προστατευθούν οι σχεδιαστές νέων προϊόντων από την κλοπή της πνευματικής εργασίας τους; Είναι μόνο μερικά από τα ερωτήματα που χρήζουν απάντησης. Γνωρίζοντας ότι υπάρχουν εταιρείες που παράγουν σαρωτές αντικειμένων που επιτρέπουν την κατευθείαν αντιγραφή τους σε πρόγραμμα λογισμικού και μετέπειτα την παραγωγή αντιγράφου τους με ένα 3D printer, μπορούμε να αντιληφθούμε το πρόβλημα.