چیزهایی در مورد پرینت سه بعدی که کسی به شما نمی‌گوید!

در میان تکنولوژی‌های فوق‌العاده‌ی نوظهور، چاپ سه بعدی و یا آنطور که در بین حرفه‌ای‌ها رایج است پرینت سه بعدی یکی از جذاب‌ترین آن‌ها در بین عموم است. شاید یکی از دلایل نمود فیزیکی آن باشد که باعث می‌شود تا نسبت به بزرگ‌داده‌ها (Big Data) و یادگیری‌ماشین (Machine Learning) برای افرادِ ناآشنا با مفاهیم پایه‌ی تکنولوژی جذاب‌تر به نظر برسد.

رپلیکیتور (Replicator) را در سری فیلم‌های جنگ ستارگان و همچنین ماسک‌های تام کروز را در سری فیلم‌های ماموریت ناممکن به یاد بیاورید. با وجود اینکه چاپ سه بعدی (3D Prinitng) همچون سفر در زمان و تلپورت در فیلم‌های علمی تخیلی برای خود جایی پیدا کرده است، ولی یک تفاوت اساسی با آن‌ها دارد؛ پرینت سه بعدی واقعی و یکی از بنیان‌های اصلی انقلاب صنعتی چهارم است.

این روزها در مورد چاپ سه بعدی زیاد می‌گویند و می‌نویسند، ولی چندین نکته است که کمتر در مورد آن صحبت می‌شود. من در ادامه به چند ویژگی، مزیت، ضعف و کاربرد پرینترهای سه بعدی اشاره می‌کنم که در جای دیگری نخوانده‌اید.

آیا پرینترهای سه بعدی واقعا می‌توانند هر چیزی را بسازند؟!

خیر. پرینت سه بعدی نمی‌تواند یک عضو از بدن انسان و یا حتی یک خودرو را به طور کامل بسازد. شاید خوانده باشید که پرینترهای سه بعدی می‌توانند از بازه‌ی وسیعی از مواد همچون سرامیک، فلز، سلول‌‌های زنده و البته پلاستیک به عنوان ماده اولیه استفاده کنند. این درست است. ولی آیا می‌توان هر نوع فلزی را در یک پرینتر سه بعدی استفاده کرد؟ خیر. آیا می‌توان به یک پرینتر سه بعدی مقداری سلول به عنوان ماده‌ی خام داد و انتظار داشت که برای ما یک چشم بسازد؟ خیر!

اما چرا؟

نکته‌ی اول اینکه با وجود اینکه پرینترهای سه بعدی به طور کلی می‌توانند از مواد بسیار متنوعی استفاده کنند به این معنا نیست که هر کدام از آن‌ها می‌توانند همه‌ی انواع مواد را استفاده کنند. به بیان دیگر چاپگرهای سه بعدی خودشان هم از زیرتکنولوژی‌های متنوعی تشکیل شده‌اند که هر کدام در استفاده از یک سری از مواد کارایی دارند. به عنوان نمونه چاپگرهای سه بعدی با زیرتکنولوژی SLM می‌توانند تنها بعضی از انواع فلزات را بسازند.

نکته‌ی دوم اینکه اگر پرینتری بتواند از یک سری از مواد استفاده کند به این معنا نیست که تا این حد توسعه یافته است که بتواند تا هر حدی آن را پیش ببرد. به عنوان نمونه پرینترهای سه بعدی زیستی یا «Bio 3D Printer»ها را در نظر بگیرید که توانایی استفاده از سلول‌های زنده را دارند. این گونه از چاپگرهای سه بعدی می‌توانند ترکیبی از سلول‌ها و مواد پایه را لایه‌به‌لایه بر روی یکدیگر چاپ کنند. ولی در این لحظه که من در حال نوشتن هستم، هنوز بایوپرینترها نمی‌توانند یک عضو از بدن را به طور کامل و بدون اشکال بسازند. فهم این موضوع هم ساده است؛ بسیاری از تکنولوژی‌ها تا به مرحله‌ی پختگی برسند نیاز به زمان کافی دارند.

نتیجه:

طیف موادی که چاپگرهای سه بعدی می‌توانند استفاده کنند متنوع است. همچنین توانایی‌های آن‌ها در ساخت قطعاتی که تا به حال هیچ تکنولوژیِ دیگری (اعم از روش‌های ریخته‌گری، شکل‌دهی، فرزکاری، تراشکاری و انواع و اقسام دیگر از روش‌های ساخت) توانایی تولید نداشته بی‌نظیر است. از طرفی فراموش نکنید که هنوز این حوزه به بلوغ نرسیده است و در آینده به احتمال زیاد مجبورم این پاراگراف را به طور کامل حذف کنم.

چاپ سه بعدی از اینترنت هم قدیمی‌تر است!

تیموتی برنرز-لی (Sir Timothy John Berners-Lee) که به عنوان خالق اینترنت (به شکلی که ما می‌شناسیم) شهره است اولین بار در سال ۱۹۸۹ یک ارتباط را بین دو کامپیوتر و از راه دور برقرار کرد و به تعبیری اینترنت را خلق کرد. ولی پرینت سه بعدی کی پا به عرصه‌ی وجود گذاشت؟

در سال ۱۹۸۱ هیدئو کوداما (Hideo Kodama) تحقیقاتی را بر روی یک تکنولوژی به انجام رساند که در ساخت اجسام کاربرد داشت. این طرح را می‌توان اولین پرینتر سه بعدی در نظر گرفت. حتی اگر از این هم سخت‌گیرتر باشید و نیاز به شواهد دقیق‌تر داشته باشید باید به آقای چارلز هال (Charless Hull) اشاره کنم. آقای هال در سال ۱۹۸۶ حق اختراع اولین پرینتر سه بعدی را به نام خود ثبت کرد که از زیرتکنولوژی SLA یا Stereolithography استفاده می‌کرد. حتی از این هم عجیب‌تر اینکه آقای هال یک سال بعد کمپانی 3DSystems را بنیان گذاشت و اولین چاپگر سه بعدی را به بازار عرضه کرد.

پس چرا اینترنت تا این حد رشد کرد که زندگی بدون آن دیگر قابل تصور نیست، ولی پرینت سه بعدی در پستوی دانشگاه‌ها و صنایع ماند. جواب این سوال بسیار مفصل است و احتمالا هم نیاز به یک سری از تحقیقات تخصصی دارد. ولی علی‌الحساب شاید پاسخ شاعرانه این باشد که «صنایع بهترین رازهایشان را مخفی نگه میدارند».

در بیش از ۹۰ درصد تولیدات صنعت جواهرسازی از پرینت سه بعدی استفاده می‌شود!

بله! درست خواندید. صنعت طلا و جواهرسازی یکی از اولین صنایعی بود که به طور گسترده به استفاده از چاپگرهای سه بعدی روی آورد. حتی در ایران هم این موضوع صادق است. اگر اهل گشت و گذار در بازارهای جواهرات باشید، حتما متوجه شده‌اید که در سال‌های اخیر قطعاتی در بازار موجود شده‌اند که طرح‌های بسیار پیچیده‌تری دارند. همچنین بسیاری از قطعات با وجود حجم بزرگتر، وزن کمتری هم نسبت به مدل‌های رایج در گذشته دارند. همه‌ی این‌ها از برکت استفاده از چاپگرهای سه بعدی است.

جواهرسازی سنتی به این صورت بود که یک موم قابل ریخته‌گری را با دست به شکل دلخواه در می‌آورندند. سپس این موم را به عنوان مدل برای ساخت قالب ریخته‌گری دقیق (Investment Casting) استفاده می‌کردند و در نهایت هم فلز مورد نظرشان (طلا، پلاتین، نقره) را در آن قالب می‌ریختند تا قطعه‌ی نهایی به دست آید. ساخت مدل مومی با دست محدودیت‌هایی را ایجاد می‌کرد. از جمله مشابه نبودن نسخه‌های مختلف از یک قطعه، عدم توانایی در تولید هندسه‌های پیچیده و سرعت پایین! ولی امروزه با استفاده از پرینترهای سه بعدی رزینی (مانند DLP و SLA) مدل‌های مومیِ مورد استفاده در جواهرسازی را به راحتی و سرعت بسیار بیشتر تولید می‌کنند. تنها کافی است تا یک نمونه از قطعه‌ی مورد نظر را در نرم‌افزارهای طراحی سه بعدی (مانند Matrix) طراحی کنند و سپس آن را به هر تعداد چاپ سه بعدی کنند.

پرینترهای سه بعدی بسیار سریع هستند!

این مورد هم یکی دیگر از گزاره‌هایی است که بسیار در مورد پرینترهای سه بعدی شنیده‌ایم. به یک بیان این عبارت اشتباه است. اگر شما بخواهید از یک قطعه ۱۰۰۰۰ نسخه بسازید و بین دو گزینه‌ی ساخت با استفاده از قالب ریخته‌گری و ساخت با پرینتر سه بعدی شک داشته‌ باشید و معیار اصلی شما سرعت ساخت باشد، قطعا گزینه‌ی درست ساخت با قالب ریخته‌گری است. البته این با فرض این است که قطعه به اندازه‌ی کافی هندسه‌ی ساده‌ای داشته باشد تا بتوان آن را با روش ریخته‌گری ساخت.

ولی به بیان دیگر پرینترهای سه بعدی بسیار سریع هستند. اجازه دهید تا به یک مورد واقعی اشاره کنم. تیم طراحی کمپانی بوگاتی وقتی قصد داشت تا کالیپر ترمز مدل شیرون (bugatti chiron) را بسازد، تصمیم گرفت تا از ابتدا پرینترهای سه بعدی را به عنوان گزینه‌ی اصلی ساخت و تولید این قطعه در نظر بگیرد.

این تیم با استفاده از پرینترهای سه بعدی در مراحل طراحی، پروتوتایپینگ و ساخت نهایی توانست تا کالیپر ترمز خودروی سوپر اسپرت بوگاتی شیرون را تنها در سه ماه طراحی و تولید نهایی کند! اگر اندکی آشنایی با فرآیندهای تحقیق و توسعه و تولید قطعات مکانیکی داشته باشید پی خواهید برد که این زمان تا چه برای تولید یک قطعه‌ی بسیار پیشرفته، کوتاه است. نکته این است که پرینت سه بعدی انقلابی را در زمینه‌ی سرعت ساخت نمونه‌های اولیه‌ی قطعات و محصولات یا در اصطلاح پروتوتایپینگ ایجاد کرده است.

نکاتی که تا اینجا خوانده‌اید تنها بخشی از موضوعاتی است که بسیاری از افراد در مورد قوت‌ها، ضعف‌ها و کاربردهای پرینترهای سه بعدی نمی‌دانند. بخش بزرگتری هم هست که به خاطر محدودیت این نوشته و همچنین دانش محدود من در اینجا اشاره‌ای به آن نشده است.

سخنِ نه‌چندان آخر

من عنوانِ این نوشته را تنها به این خاطر ‌که خواننده را جذب کنم، «چیزهایی در مورد پرینت سه بعدی که کسی به شما نمی‌گوید!» انتخاب نکرده‌ام. به عنوان مدیر وبسایت «سه بعدی دات کام» و یک فعال در حوزه‌ی پرینت سه بعدی (و آنطور که حرفه‌ای‌ها تمایل دارند اسم ببرند: ساخت افزایشی) تا حدی از مزایای پرینت سه بعدی آگاهم. به همین خاطر هم هست که چندین سال است که عمرم را صرف این حوزه کرده‌ام. از طرف دیگر هم تا حدی با محدودیت‌های این حوزه آشنا هستم و زیاد می‌بینم که بسیاری از افراد تصوراتی اشتباه در مورد چاپگرهای سه بعدی دارند. این تصوراتِ اشتباه زمانی می‌تواند آسیب‌زننده باشد که این افراد قصد داشته باشند تا در این حوزه فعالیت کنند و یا حتی از این حوزه در کسب‌وکار فعلیِ خودشان بهره ببرند.

در بخشِ آخرِ سخن آخر باید تاکید کنم که: اگر با نقاط قوت و ضعف پرینترهای سه بعدی به خوبی آشنا شوید و همچنین آن را در کنار تکنولوژی‌های دیگر (همچون روش‌های نوین طراحی سه بعدی) به کار ببرید، می‌توانید منتظر یک تحول عظیم در کسب‌وکار و یا پژوهش خود باشید. در غیر این صورت تنها از نوک این کوهِ یخ بهره برده‌اید.

‌توجه: مطالب منتشرشده در بخش رپورتاژ آگهی توسط شرکت‌های ثالث تهیه شده و جنبه تبلیغاتی یا بیانیه خبری دارند. این مطالب فقط جهت بازنشر در اختیار ما قرار گرفته و لذا شهرسخت‌افزار مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد.