«Μου τυπώνεις μια καρέκλα σε παρακαλώ πολύ;»

Το μέλλον είναι οι 3D εκτυπωτές και πριν την σχετική έκθεση στη Στέγη στις 15 Δεκέμβρη σας παρουσιάζουμε όλα όσα πρέπει να ξέρετε για τα μαγικά αυτά δημιουργήματα της τεχνολογίας.

Το 3D printing ή τρισδιάστατη εκτύπωση είναι μια πρακτική που κερδίζει διαρκώς έδαφος καθώς τη συναντάμε ολοένα και συχνότερα στην καθημερινότητά μας. Αν νομίζετε ότι πρόκειται για κάτι καινούριο, τότε μάλλον θα πρέπει να αναθεωρήσετε αφού η τεχνική της εφευρέθηκε το 1984, ήτοι 30 χρόνια πριν! Ήταν ο Chuck Hull, συνιδρυτής της 3D Systems Corporation ο οποίος ανέπτυξε τη λεγόμενη στερεολιθογραφία (STereoLithography, λέξη από την οποία προέρχεται και η χαρακτηριστική κατάληξη των αρχείων .stl που χρησιμοποιούνται για το 3D printing), μια διαδικασία κατά την οποία στρώσεις υλικού προστίθενται προοδευτικά κατασκευάζοντας έτσι ολόκληρα αντικείμενα.

3D printing το ανάγνωσμα

Πώς όμως λειτουργεί το 3D printing, με ποιον τρόπο δηλαδή πραγματοποιείται μια τρισδιάστατη εκτύπωση; Η αλήθεια είναι πως παρ’ ότι μιλάμε για εκτύπωση, η όλη διαδικασία διαφέρει απ’ αυτό που έχουμε κατά νου βάσει των εκτυπωτών που χρησιμοποιούμε στο σπίτι και το γραφείο. Αρχικά χρειάζεται να δημιουργηθεί ένα τρισδιάστατο σχέδιο του αντικειμένου που θέλουμε να «εκτυπώσουμε», ένα blueprint το οποίο είτε το σχεδιάζουμε σε ένα πρόγραμμα CAD, είτε προκύπτει έπειτα από ένα πλήρες σκανάρισμα. Στη συνέχεια, πρέπει να επιλέξουμε το υλικό με το οποίο θα δημιουργήσουμε το αντικείμενό μας: η θερμοπλαστική σκόνη, ο γύψος και τα πολυμερή είναι τα πιο συνηθισμένα, αν και δύνανται να χρησιμοποιηθούν ακόμα κράματα μετάλλων, κεραμικά υλικά και μείγματα, χαρτί, τιτάνιο, λάστιχο και πολλά άλλα ακόμα.

Έχοντας κατασταλάξει και στο υλικό, ρυθμίζουμε τις λεπτομέρειες (χρώματα, τυχόν μικροαλλαγές κλπ) και από πλευράς μας δεν χρειάζεται κάτι άλλο μιας και εκεί αναλαμβάνει δράση ο εκτυπωτής. Χρησιμοποιώντας το υλικό που του έχουμε δώσει, του δίνει το επιθυμητό σχήμα και κάπως έτσι, καθαρίζοντας το τελικό προϊόν και σε κάποιες περιπτώσεις περνώντας το και με κάποια ειδικά σπρέι που του προσδίδουν έξτρα στιβαρότητα και ανθεκτικότητα, έχουμε το αντικείμενο που θέλουμε.

Ο χρόνος που χρειάζεται για να γίνει μια 3D εκτύπωση εξαρτάται αφ’ ενός από το μέγεθος του αντικειμένου μας και αφ’ ετέρου από την ανάλυση της εκτύπωσης –ήτοι τον βαθμό λεπτομέρειας. Μπορεί να μιλάμε για τύπωμα μερικών λεπτών, μπορεί και για δουλειά πολλών ωρών! Τα περισσότερα υλικά που χρησιμοποιούνται στο εμπόριο δεν είναι ακριβά, γεγονός που καθιστά την τρισδιάστατη εκτύπωση προσιτή στο ευρύ κοινό (όσο περισσότεροι δραστηριοποιούνται στον χώρο εξ’ άλλου, τόσο πιο πολύ πέφτουν οι τιμές). Επιπρόσθετα, η 3D εκτύπωση αφορά ως επί το πλείστον αντικείμενα μικρού και μεσαίου μεγέθους. Για τα πιο μεγάλα, συνήθως η εκτύπωση γίνεται σε δόσεις και τα τμήματα ενώνονται στη συνέχεια. Όσο για την εφαρμογή του χρώματος, αυτή γίνεται κατά την ίδια την εκτύπωση, δηλαδή το «στρώσιμο» των επιπέδων του υλικού.

http://youtu.be/G0EJmBoLq-g

Οι τεχνικές της τρισδιάστατης εκτύπωσης (με απλά λόγια)

Σχετικά με τις τεχνικές εκτύπωσης τώρα, υπάρχουν αρκετές. Χωρίς καμία διάθεση να μπούμε σε αχρείαστες τεχνικές λεπτομέρειες, έχουμε την επιλεκτική τήξη και πήξη με λέιζερ (selective laser melting ή SLM), την επιλεκτική συμπίεση με λέιζερ (selective laser sintering ή SLS) και την σκλήρυνση μέσω ανάτηξης με δέσμη ηλεκτρονίων (electron beam melting ή EBM). Η πρώτη λιώνει το υλικό και το αναπλάθει εντελώς, η δεύτερη απλά το συμπιέζει ενώ η τρίτη χρησιμοποιείται κατά βάση για 3D εκτύπωση με μεταλλικά υλικά. Πρακτικά βέβαια όλα αυτά ελάχιστα ενδιαφέρουν τον τελικό χρήστη/καταναλωτή μιας που εκείνου του φτάνει απλά να πάρει το αντικείμενο που θέλει στα χέρια του. Εννοείται πως υπάρχουν κι άλλες, απλά οι συγκεκριμένες είναι οι πιο διαδεδομένες.

Όποια τεχνική κι αν χρησιμοποιηθεί πάντως για μια τρισδιάστατη εκτύπωση, αυτό που αξίζει να έχουμε κατά νου, είναι πως εν αντιθέσει με τη «συμβατική» παραγωγή ενός αντικειμένου, το υλικό κατασκευής δεν αφαιρείται αλλά προστίθεται. Δηλαδή: έστω ότι θέλουμε να φτιάξουμε ένα γαλλικό κλειδί. Υπό κανονικές συνθήκες θα παίρναμε ένα κομμάτι μέταλλο και θα το δουλεύαμε στον τόρνο ή παρόμοια μηχανή προκειμένου να του δώσουμε το επιθυμητό σχήμα. Με το 3D printing αντίθετα, το αντικείμενο «χτίζεται» σταδιακά, οπότε δεν μιλάμε για αφαιρετική πρακτική αλλά μάλλον προσθετική (αν ένας τέτοιος όρος θεωρείται δόκιμος).

Και τι μπορεί να τυπώσει κανείς;

Η τρισδιάστατη εκτύπωση ξεκίνησε, όπως ήταν λογικό άλλωστε, με απλοϊκά μικροαντικείμενα. Εργαλεία, καθημερινά σκεύη και παιχνίδια έδειξαν τον δρόμο πριν περάσουμε σε πολύ πιο εντυπωσιακές εφαρμογές. Αυτές περιλαμβάνουν μηχανολογικά μέρη και εξαρτήματα, gadgets, μουσικά όργανα, όπλα, παπούτσια, σπίτια, τα πάντα! Ένα τρισδιάστατο σχέδιο να υπάρχει και όλα τα άλλα τα φροντίζει ο εκτυπωτής. Εκεί βέβαια που το 3D printing δίνει ρεσιτάλ, είναι σε θέματα που αφορούν την ιατρική βιομηχανία, το λεγόμενο 3D bioprinting. Οι επιστήμονες πειραματίζονται με τη δημιουργία μοσχευμάτων, τεχνητών μελών ακόμα και ανθρώπινων ιστών, εκμεταλλευόμενοι τις δυνατότητες του 3D printing στη νανοτεχνολογία. Μη σας ξεγελά η έννοια της εκτύπωσης: προσπαθήστε να αντιληφθείτε το 3D printing σαν μια ευκολότερη διαδικασία παραγωγής κάθε λογής αντικειμένου, τόσο ευκολότερη που μοιάζει με εκτύπωση.

Όσο για το κατά πόσο είναι εφικτό κάποιος να αποκτήσει τον δικό του 3D εκτυπωτή, η αλήθεια είναι πως πρόκειται ως επί το πλείστον για συσκευές ογκώδεις και ακριβές –μιλάμε για κόστος που αγγίζει εύκολα το μισό εκατομμύριο δολάρια! Παρ’ όλα αυτά υπάρχουν προϊόντα που προορίζονται για οικιακή χρήση με περιορισμένες μεν δυνατότητες ως προς το μέγεθος των αντικειμένων που μπορούν να παράγουν, αλλά προσιτή τιμή. Ένα απ’ αυτά είναι ο Micro 3D Printer, ένας μικρός εκτυπωτής ο οποίος μάλιστα ξεκίνησε ως πρότζεκτ στο Kickstarter και αφού μάζεψε περίπου $3,5 εκατ. από τα $50.000 που έψαχνε αρχικά (!), έχει περάσει στη φάση της παραγωγής –μπορείτε να προπαραγγείλετε έναν έναντι $349, τιμή που αν μη τι άλλο δεν είναι απαγορευτική. Από εκεί και πέρα υπάρχουν εταιρείες που θα αναλάβουν να σκανάρουν τα αντικείμενα που θα τους υποδείξετε προκειμένου να σας τα τυπώσουν κατά παραγγελία.

Το μέλλον είναι 3D

Η αλήθεια είναι πως το 3D printing έχει φέρει επανάσταση σε ό,τι αφορά την παραγωγή αντικειμένων. Είναι σε θέση να παράγει μασίφ προϊόντα (ναι, ΟΚ, μην περιμένετε να τυπώσετε λειτουργικό iPhone ξέρω ‘γω) υψηλής ποιότητας, ανθεκτικά και καθ’ όλα λειτουργικά, με πολύ λιγότερη προσπάθεια και –το κυριότερο- κόστος σε σχέση με τους «παραδοσιακούς» τρόπους που θα χρησιμοποιούνταν σε άλλη περίπτωση. Με δεδομένο μάλιστα ότι η γκάμα των… τρισδιάστατα εκτυπώσιμων αντικειμένων αυξάνεται διαρκώς, δεν θα αργήσει η ώρα που στην καθημερινή μας ζωή θα χρησιμοποιούμε τέτοια. Το πραγματικό πανηγύρι θα αρχίσει βέβαια όταν οι 3D printers γίνουν τόσο προσιτοί ώστε ο καθένας να έχει τη δυνατότητα να αποκτήσει κι έναν και μάλιστα επιλέγοντας από πολλά διαφορετικά μοντέλα. Εκεί είναι που η ζωή μας θα έχει περάσει ολοκληρωτικά στις τρεις διαστάσεις.