Όλοι γνωρίζουμε τους συμβατικούς εκτυπωτές. Με τη βοήθεια
μικροσκοπικών ακίδων (dot matrix), σταγονιδίων μελάνης (ink jet) ή λέιζερ
αποτυπώνουν στο χαρτί κείμενα και εικόνες που σχεδιάζονται σε έναν
υπολογιστή. Αυτό που δεν είναι γνωστό στο ευρύ κοινό είναι ό, τι εδώ και 15
περίπου χρόνια έχει αναπτυχθεί η τεχνολογία της εκτύπωσης αντικειμένων!
Αναφερόμαστε στη δυνατότητα κατασκευής συμπαγών αντικειμένων,
σχεδόν οποιουδήποτε μεγέθους, από διάφορα υλικά. Με τον τρόπο αυτό
μπορούν να παραχθούν εργαλεία, ανταλλακτικά κ.λπ., ακόμη και με
κινούμενα μέρη.
Πως λειτουργεί
Το αντικείμενο σχεδιάζεται στον υπολογιστή με τη βοήθεια ενός
προγράμματος τρισδιάστατης απεικόνισης. Καθορίζεται η μορφή, το χρώμα
και ο τύπος του υλικού. Το σχεδιασμένο αντικείμενο αναλύεται σε «φέτες»
από τον υπολογιστή και τα στοιχεία για την εκτύπωση της κάθε «φέτας»
στέλνονται, κυριολεκτικά με το πάτημα ενός κουμπιού, στον εκτυπωτή, ο
οποίος εναποθέτει σε στρώσεις το υλικό πάνω σε μια κατάλληλη επιφάνεια.
Μετά από κάθε στρώση το υπόστρωμα υποχωρεί κατά ένα κλάσμα του
χιλιοστού για να δημιουργηθεί η επόμενη. Η διαδικασία μπορεί να κρατήσει
από λίγα λεπτά έως και αρκετές ώρες, ώστε να σχηματοποιηθεί το
επιθυμητό αντικείμενο, που μπορεί να αποτελείται από χιλιάδες στρώσεις
του υλικού. Για την ενίσχυση της συνοχής του αντικειμένου χρησιμοποιείται
κόλλα ανάμεσα στις στρώσεις. Εναλλακτικά, η εκάστοτε στρώση
στερεοποιείται με μια δέσμη ακτίνας λέιζερ.
Προς τα παρόν η διαδικασία είναι δυνατή μόνο με συγκεκριμένα υλικά,
όπως πλαστικά, ρητίνες και μέταλλα, με ακρίβεια ενός δεκάτου του
χιλιοστού. Σταδιακά, όμως, ολοένα και περισσότερα εξειδικευμένα υλικά θα
χρησιμοποιηθούν, ενώ η ακρίβεια της εκτύπωσης επιδέχεται βελτίωση. Αν
και προς το παρόν η τεχνολογία έχει μεγάλο κόστος, είναι υπαρκτή μια
δυναμική μείωσης των τιμών. Σύμφωνα με την παρομοίωση που έκανε το
περιοδικό Economist, σήμερα μια απλή τέτοια μηχανή κοστίζει όσο κόστιζε
ένας εκτυπωτής λέιζερ το 1985, περίπου 20 με 30 χιλιάδες ευρώ.
Οι εκτυπωτές αυτού του τύπου αξιοποιούνται ήδη σε μεγάλο βαθμό
από εταιρίες σχεδιασμού και παραγωγής προϊόντων, οι οποίες τις
χρησιμοποιούν για εφαρμογές έρευνας και ανάπτυξης. Υπάρχει όμως και η
δυνατότητα να μισθωθούν τέτοια μηχανήματα με ενδεικτικό κόστος περίπου
50 ευρώ την ώρα, το οποίο αντιστοιχεί σε 30 με 60 στρώματα
στερεοποιημένου πολυμερούς. Παράλληλα υπάρχουν και δικτυακές
κοινότητες, όπως η reprap.org, που προσφέρουν την τεχνογνωσία για την
κατασκευή ενός τέτοιου εκτυπωτή με υλικά κόστους μόλις 400 ευρώ, ενώ
και το κατάλληλο λογισμικό σχεδίασης των προϊόντων παρέχεται δωρεάν.
Αλλαγή της παραγωγικής διαδικασίας
Η τεχνολογία που μόλις περιγράψαμε ονομάζεται με τον τεχνικό όρο
«προσθετική κατασκευή», σε αντίθεση με τις παραδοσιακές «αφαιρετικές»
τεχνικές, όπου ένα αντικείμενο κατασκευάζεται αφαιρώντας κομμάτια από
ένα μεγαλύτερο. Αυτό μειώνει σημαντικά τα κατάλοιπα της παραγωγικής
διαδικασίας, αφού στην περίπτωση της τρισδιάστατης εκτύπωσης
χρησιμοποιείται ακριβώς όσο υλικό χρειάζεται. Η τρισδιάστατη εκτύπωση
επιτρέπει να παράγεις το ίδιο φθηνά είτε ένα είτε χιλιάδες αντικείμενα,
παρακάμπτοντας έτσι τις οικονομίες κλίμακας. Έρχεται, έτσι, σε πλήρη
αντίθεση με την αντίληψη περί μαζικής παραγωγής που έφερε τη
βιομηχανική επανάσταση του 18ου αιώνα, η οποία πρακτικά διαμόρφωσε τον
κόσμο που γνωρίζουμε σήμερα.
Εξαιρετικό ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι η παραγωγική
διαδικασία δε χρειάζεται να γίνει σε εξειδικευμένες βιομηχανικές μονάδες.
Μικρά αντικείμενα θα μπορούσαν να παράγονται από έναν οικιακό
εκτυπωτή, ενώ μεγαλύτερα αντικείμενα από μια παραγωγική μονάδα της
πόλης όπου ζούμε. Η διαδικασία αυτή καταργεί την ανάγκη των μεταφορών
σε παγκόσμια κλίμακα, τουλάχιστον για ένα μεγάλο αριθμό βιομηχανικών
προϊόντων. Συνεπώς, δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι οι μεγάλες
μεταφορικές εταιρίες έχουν ανησυχήσει ιδιαίτερα από αυτήν την
τεχνολογική εξέλιξη.
Οφέλη για τις αναπτυσσόμενες οικονομίες
Κάθε νέα ριζοσπαστική τεχνολογία προκαλεί αντιδράσεις. Το σίγουρο
είναι πως η χρήση της τρισδιάστατης εκτύπωσης υποβαθμίζει το συγκριτικό
πλεονέκτημα της παραγωγής σε χώρες με χαμηλό εργατικό κόστος, κυρίως
στη νοτιοανατολική Ασία. Θέσεις ανειδίκευτης εργασίας είναι πιθανό να
χαθούν, όμως τίποτα δεν εμποδίζει και αυτές τις χώρες να χρησιμοποιήσουν
την τεχνολογία αυτή για ίδιο όφελος.
Ωστόσο, οι μεγάλου κόστους επενδύσεις και το αναλογικά με τις
υφιστάμενες τεχνικές υψηλό κόστος παραγωγής, φαίνεται να αποτρέπει τη
μαζική χρήση αυτής της τεχνολογίας στο άμεσο μέλλον. Το πιθανότερο
είναι οι εργαλειομηχανές και οι γραμμές παραγωγής να συνεχίσουν να
αποτελούν τις βασικές συνιστώσες της βιομηχανικής παραγωγής. Έτσι,
είναι ασφαλέστερο να υποθέσουμε ότι η τρισδιάστατη εκτύπωση θα
συμπληρώσει παρά θα υποκαταστήσει τις παραδοσιακές μεθόδους.
Συμπέρασμα
Είναι δύσκολο να προβλεφτεί αν η τρισδιάστατη εκτύπωση θα
κυριαρχήσει στην παραγωγική διαδικασία. Τόσο δυτικές όσο και κινέζικες
βιομηχανίες πειραματίζονται εκτεταμένα εδώ και χρόνια με αυτή την
τεχνολογία, για να εξερευνήσουν την έκταση των δυνατοτήτων της. “Και η
Ελλάδα;”, θα ρωτήσει κανείς. Η αξιοποίηση των δυνατοτήτων που παρέχει
μια εν δυνάμει σημαντική τεχνολογία μπορεί να βοηθήσει τις εγχώριες
βιοτεχνίες και βιομηχανίες να αποκτήσουν ανταγωνιστικό πλεονέκτημα. Το
ρίσκο της επένδυσης δεν είναι μεγάλο. Αν η τεχνολογία επικρατήσει θα
βρεθούμε στην παγκόσμια πρωτοπορία. Αν δεν ποντάρουμε σε αυτήν, θα
χάσουμε και αυτό το τρένο όπως συνέβη με την βιοτεχνολογία, την
νανοτεχνολογία και άλλες τεχνολογίες που μεταμόρφωσαν και συνεχίζουν
να αλλάζουν τον κόσμο.
ΠΗΓΕΣ
- Ηλίας Παπαθανάσης, Η τεχνολογία της τρισδιάστατης εκτύπωσης,
- Περισκόπιο της Επιστήμης, τεύχος 297, Οκτώβριος 2005
- Economist, 3D printing. The printed world, 10 Φεβρουαρίου 2011, http://www.economist.com/node/18114221
- Ανοικτή δικτυακή κοινότητα για την τρισδιάστατη εκτύπωση, http://www.reprap.org/wiki/Main_Page