Εκτυπώνοντας... από μια σελίδα ως ένα ...αεροπλάνο

[Δημοσιεύτηκε στο ΠΑΛΜΟΡΑΜΑ 200/20.8.2011. Κείμενο: Γιώργος Λαουτάρης]

Δεν είναι λάθος ο τίτλος. Η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι γεγονός και αποτελεί μια κορυφαία επιστημονική και τεχνική επανάσταση που θα αλλάξει άρδην τον παραδοσιακό τρόπο παραγωγής και διάθεσης αγαθών. Στα τέλη Ιουλίου γνωστοποιήθηκε για παράδειγμα ότι πάνω από την πανεπιστημιούπολη του Σαουθάμπτον αιωρήθηκε ένα μικρό, μη επανδρωμένο αεροπλάνο που είναι το πρώτο αεροσκάφος το οποίο κατασκευάστηκε σχεδόν εξολοκλήρου με σύστημα τρισδιάστατης εκτύπωσης.

H ομάδα του καθηγητή Άντι Κιν «τύπωσε» το αεροπλάνο με μια παραλλαγή της συμβατικής τεχνικής, στην οποία κάθε στρώμα υλικού σχηματίζεται από μια δέσμη λέιζερ που λιώνει μικρά σωματίδια πλαστικού ή μετάλλου και τα ενώνει με το υποκείμενο στρώμα. Ολόκληρη η άτρακτος, οι πτέρυγες και οι εσωτερικές επιφάνειες του αεροπλάνου τυπώθηκαν έτσι ώστε να «κουμπώνουν» μεταξύ τους χωρίς βίδες ή άλλα συνδέσεις, επισημαίνουν οι ερευνητές. Τέτοιου είδους εξαρτήματα θα ήταν δύσκολο και δαπανηρό, ή ακόμα και αδύνατον, να κατασκευαστούν με συμβατικές τεχνικές παραγωγής, τονίζουν. Το συγκεκριμένο ηλεκτροκίνητο, ελικοφόρο αεροπλάνο έχει άνοιγμα φτερών δύο μέτρα και αναπτύσσει ταχύτητες μέχρι 160 χιλιόμετρα ανά ώρα!

Τεχνικές επαναστάσεις

«Διαθέτουμε τεχνολογία που μπορεί να φτιάξει πιο πολύπλοκα πράγματα από ό,τι μπορούμε να σχεδιάσουμε». Τα λόγια ανήκουν στον επικεφαλής της Ερευνητικής Ομάδας Προσθετικής Παρασκευής του βρετανικού πανεπιστημίου του Loughborough καθηγητή Richard Hague και αναφέρονται στην τεχνολογία εκτύπωσης… τρισδιάστατων αντικειμένων. Η προσθετική παρασκευή (additive manufacturing), αλλιώς και τρισδιάστατη εκτύπωση, λειτουργεί με την ίδια λογική που λειτουργούν οι σημερινοί εκτυπωτές. Μόνο που στη θέση του μελανιού χρησιμοποιείται ένα υλικό, όπως μέταλλο σε σκόνη ή πλαστικό. Ο εκτυπωτής στερεοποιεί το υλικό σε αλλεπάλληλες στρώσεις μέχρι που προκύπτει ένα πραγματικό τρισδιάστατο αντικείμενο. Η τεχνική μπορεί ήδη να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε καταναλωτικό προϊόν που αποτελείται από ένα υλικό, από κοσμήματα μέχρι έπιπλα. Οι προοπτικές είναι ανεξάντλητες, καθώς μηχανικοί οραματίζονται ήδη την εκτύπωση ολόκληρων… κτιρίων.

Οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές έχουν ηλικία τριάντα ετών. Το υπέρογκο κόστος τους, όμως, έκανε απαγορευτική τη χρήση τους για μαζική παραγωγή προϊόντων. Χρησιμοποιούνταν κυρίως για παραγωγή μικρών προτύπων σε κλίμακα, όπως αυτοκινήτων, με σκοπό την πραγματοποίηση δοκιμών πριν την τελική είσοδο του προϊόντος στη γραμμή παραγωγής. Τα τελευταία χρόνια το κόστος των εκτυπωτών έχει πέσει δραματικά ταυτόχρονα με την εκπληκτική διεύρυνση των δυνατοτήτων τους.

Τα προϊόντα που μπορούν να τυπωθούν δεν γνωρίζουν όρια ως προς το σχέδιο, το σχήμα και τη λειτουργικότητά τους. Ο εκτυπωτής μπορεί να τυπώσει οτιδήποτε μπορεί να σχεδιαστεί σε έναν υπολογιστή από ένα πρόγραμμα τρισδιάστατης σχεδίασης. Οι δυνατότητες, όμως, ακόμη και των σημερινών εκτυπωτών είναι κατά πολύ μεγαλύτερες από τις σχεδιαστική δυνατότητα των σημερινών προγραμμάτων!

Δεν είναι μακρυά η εποχή που θα μπορεί κανείς με το πάτημα ενός κουμπιού στον υπάρχοντα υπολογιστή του, να τυπώσει ένα αντικείμενο που δεν μπορεί να κατασκευάσει και το πιο σύγχρονο εργοστάσιο. Δεν απέχουμε πολύ από το να μπορούμε να μπαίνουμε στο διαδίκτυο και να κατεβάζουμε λ.χ. το σχέδιο ενός παπουτσιού, να το επεξεργαζόμαστε, επιλέγοντας μέγεθος, χρώμα, υλικό και ποιος ξέρει τι άλλο. Ίσως να μπορούμε π.χ. να σκανάρουμε το πόδι μας με την κάμερα του κινητού μας και να περνάμε τα δεδομένα αυτά στο σχέδιο του παπουτσιού, με αποτέλεσμα ένα εντελώς εξατομικευμένο προϊόν, το οποίο θα τυπώνουμε στο γραφείο μας ή σε κάποιο τοπικό κέντρο τρισδιάστατης εκτύπωσης.

Ασύγκριτα πλεονεκτήματα

Η τρισδιάστατη εκτύπωση επιτρέπει την δημιουργία αντικειμένων κατά πολύ καλύτερων από τα αντίστοιχα που μπορούν να παραχθούν με συμβατικές μεθόδους. Η υπεροχή τους εντοπίζεται τόσο στο σχεδιασμό, όσο και στην ποιότητα του αντικειμένου, άρα και στη λειτουργικότητά του. Οι μορφές και τα σχήματα που μπορούν να τυπωθούν είναι ανεξάντλητα και με δυνατότητα να επιτυγχάνεται εκπληκτική λεπτομέρεια. Σύμφωνα με τον καθηγητή Hague, η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης δίνει στον σχεδιαστή σχεδόν απεριόριστη ελευθερία. «Σε απαλλάσσει από τους περιορισμούς των παραδοσιακών μεθόδων παρασκευής. Αλλάζει το είδος των προϊόντων που μπορείς να φτιάξεις και τον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζεις πράγματα. Μπορείς να κάνεις εξαιρετικά πολύπλοκες γεωμετρίες. Είναι σχεδόν τόσο κοντά στο Νιρβάνα όσο μπορείς να φτάσεις».

Η τεχνική δεν φαίνεται να γνωρίζει όρια ούτε ως προς το μέγεθος του παραγόμενου αντικειμένου. Στο Κέντρο Τεχνολογιών Ταχείας Αυτοματοποιημένης Παραγωγής του Πανεπιστημίου της Νότιας Καρολίνας χρησιμοποιείται η τεχνική τρισδιάστατης εκτύπωσης σε ένα πρόγραμμα εκτύπωσης ολόκληρων… κτιρίων ή οικισμών. Στο πρόγραμμα πειραματίζονται με οικοδομικά υλικά κατάλληλα για εκτύπωση από έναν γιγαντιαίο εκτυπωτή που μοιάζει με έναν μεγάλο γερανό από τον οποίο κρέμεται ένα ακροφύσιο. Στους τοίχους του οικοδομήματος εκτυπώνονται τα υδραυλικά και τα ηλεκτρικά του κτιρίου. Σκοπός του προγράμματος είναι να μπορεί ένα σπίτι 185 τ.μ. να τυπωθεί σε μία μόλις ημέρα χωρίς σχεδόν καθόλου ανθρώπινη εργασία! Αν το πρόγραμμα -ή άλλα παρόμοια- επιτύχει, θα μιλάμε για μια από τις πιο ουσιαστικές επαναστάσεις στον τομέα των κατασκευών, με συνέπειες στην αρχιτεκτονική των κτιρίων και των πόλεων.

Το τέλος της βιομηχανίας;

Το ερώτημα που εύλογα γεννάται λοιπόν, είναι αν η τεχνική τρισδιάστατης εκτύπωσης μπορεί να κυριαρχήσει στον χώρο όπου σήμερα βασιλεύει η μαζική παραγωγή. Σύμφωνα με τους ειδικούς, η παραδοσιακή γραμμή παραγωγής δεν θα πάψει να υπάρχει. Σίγουρα όμως θα εμφανιστούν εγκαταστάσεις που θα χρησιμοποιούν αποκλειστικά την τρισδιάστατη εκτύπωση, ενώ τρισδιάστατοι εκτυπωτές θα κάνουν την εμφάνισή τους στον χώρο του εμπορίου με τη μορφή π.χ. σταθμών τρισδιάστατης εκτύπωσης – κάτι σαν τα σημερινά φωτοαντιγραφικά κέντρα, αλλά για υλικά αντικείμενα.

Μπορεί να εκτιμήσει κανείς βάσιμα ότι η νέα τεχνολογία θα εκτοπίσει σε μεγάλο βαθμό την παλιά, καθώς είναι οικονομικότερη και πολύ πιο αποτελεσματική, κυρίως όμως διότι ανταποκρίνεται στην τάση της εποχής για γενίκευση της χρήσης της πληροφορικής, και για αλλαγή του συσχετισμού μεταξύ επιστήμης και χειρονακτικής εργασίας στη διαδικασία παραγωγής.