این روزها انواع فناوری در زمینه‌های مختلف با کاربردهای متفاوت مورد استفاده قرار می‌گیرند و هر یک به‌نوعی روی زندگی روزمره ما اثر می‌گذارند. اما کارشناسان بر این باورند فناوری که می‌تواند بیشترین تاثیر را برجا بگذارد و بزرگترین تغییرات را در زندگی روزمره به‌وجود آورد، چاپگر سه‌بعدی است. این فناوری که حدود 20 سال از زمان اختراع آن می‌گذرد به‌قدری توسعه یافته است که این روزها بیش از 90 درصد سمعک‌هایی که در جهان مورد استفاده قرار می‌گیرند را چاپگرهای سه‌بعدی تولید می‌کنند و از رگ‌های خونی گرفته تا استخوان، قلب و دیگر اعضای بدن هم به کمک آن ساخته می‌شوند.
محبوبیتی رو به افزایش
مرکز تحقیقاتی گارتنر در آخرین گزارش خود اعلام کرد که ارزش بازار جهانی چاپگرهای سه‌بعدی در سال 2012 میلادی 2.2 میلیارد دلار بوده است که این رقم در سال 2016 به 3.1 میلیارد دلار و در سال 2020 به بیش از 5.2 میلیارد دلار می‌رسد. محبوبیت چاپگرهای سه‌بعدی به گونه‌ای افزایش یافته است که این روزها کاربران خانگی هم تمایل به استفاده از این دستگاه دارند.
به طور کلی 31.7 درصد از محصولاتی که در جهان به کمک چاپگرهای سه‌بعدی تولید می‌شوند در خدمات موتوری و حمل‌ونقل مورد استفاده قرار می‌گیرند، 18.4 درصد در محصولات مصرفی، 11.2 درصد ماشین‌های تجاری، 8.8 درصد در مصارف پزشکی، 8.6 درصد در زمینه‌های آکادمیک، 8.2 درصد در علوم فضایی، 5.5 درصد در زمینه‌های دولتی و نظامی و 7.7 درصد از تمام محصولات تولید شده به کمک چاپگر سه‌بعدی نیز در دیگر موارد به کار گرفته می‌شود.
چاپگر آسمانی
افزایش قابلیت‌ها و کاربردهای چاپگر سه‌بعدی، سازمان فضایی ناسا را به این سمت هدایت کرد که حدود یک دهه قبل تحقیقات و سرمایه‌گذاری‌های گسترده‌ای را در این زمینه آغاز کند به صورتی که نهایت بتواند نخستین چاپگر سه‌بعدی پیشرفته را سال 2014 میلادی به ایستگاه بین‌المللی فضای بفرستد و این اتفاق سرانجام هفته گذشته محقق شد. در این اقدام سازمان فضایی ناسا چاپگر سه‌بعدی ویژه‌ای تولید کرد که ساکنان ایستگاه بین‌المللی فضایی به کمک آن می‌توانند تمام قطعات به کار رفته در این مرکز و البته قطعات موجود در فضاپیماها را تولید کنند و برای انجام تعمیرات هیچ نیازی به زمین نداشته باشند.
این چاپگر سه‌بعدی که اندازه آن با یک ماکروفر خانگی برابری می‌کند، در شرکت Made in Space واقع در کالیفرنیای شمالی ساخته شد و جایزه «مرحله سوم نوآوری در کسب‌وکارهای کوچک» به آن اختصاص یافت. پس از این اتفاق سازمان فضایی ناسا تصمیم گرفت همکاری‌های خود را با شرکت مذکور آغاز کند و با انجام مراحل تحقیقی و عملیاتی، مدل ویژه این محصول را مطابق با نیازهای خود با نام Zero-G 3D Printer به تولید برساند. با تکمیل این پروژه، ناسا سرانجام برای نخستین بار در جهان چاپگر سه‌بعدی یاد شده را هفته گذشته از «مرکز پرواز هوایی مارشال» با فضاپیمای بدون سرنشین SpaceX Dragon به فضا پرتاب کرد.
بر اساس بیانیه‌ای که از سوی سازمان ناسا منتشر شده است، این چاپگر سه‌بعدی مبتنی بر فرآیند تولیدی اکستروژن قطعات، اشیا، ابزار و هرآنچه که فضانوردان نیاز دارند را از نوعی پلاستیک تولید می‌کند. این محصول همچنین قادر است به همان صورت که روی کره خاکی و مبتنی بر جاذبه زمین فعالیت می‌کرد، در فضا نیز به فعالیت خود ادامه دهد و کیفیت محصولات آن با زمین تفاوتی نداشته باشد.
«نیکی ورکیسر» مدیر پروژه چاپگر سه‌بعدی در اداره توسعه و انتقال فناوری مارشال وابسته به سازمان فضایی ناسا در این خصوص توضیح داد: «هرچه فاصله زمین با مقصد فضایی افزایش میابد، فرآیند انتقال مواد و تامین نیازهای فضانوردان مشکل‌تر می‌شود. ایستگاه بین‌المللی فضایی یک پلتفورم ایده‌آل محسوب می‌شود تا مدل‌های کنونی برای تامین مواد و تعمیر فضاپیماها تغییر کند و بتوانیم با استفاده از فناوری‌های جدید زمینی، نیازهای فضایی را هم پاسخ گوییم».
توانمندی‌های چاپگر فضایی
چاپگر سه‌بعدی Zero-G در حافظه خود طراحی اصلی مربوط به تمام قطعات به‌کار رفته در ایستگاه بین‌المللی فضایی و فضاپیماهای مربوطه را دارد و البته قرار است که طراحی‌های اضافی مبتنی بر فرمت CAD نیز از زمین برای آن مخابره شوند. البته این چاپگر به گونه‌ای ساخته شده است که مهندسان ناسا از روی کره زمین هم می‌توانند کنترل آن را در اختیار بگیرند و برای مثال آن را خاموش/روشن کنند، فرآیند چاپ محصولات مختلف با آن را زیر نظر بگیرند، مشکلات پیش آمده را برطرف کنند و طراحی‌های جدید را به آن انتقال دهند. ستاره‌شناسانی که در ایستگاه بین‌المللی فضایی حضور دارند نیز وظیفه نصب آن را برعهده گرفته‌اند و هر زمان که یک قطعه به طور کامل توسط آن تولید شود، فرآیند جایگزینی با قطعه معیوب در سفینه را دنبال می‌کنند.
نخسین چاپگر فضایی می‌تواند قطعات را با طول، عرض و ضخامت 5، 10 و 5 سانتی‌متر به تولید برساند و البته برای تولید قطعات بزرگتر هم تمهیداتی اندیشیده شده است. ناسا می‌گوید که این چاپگر سه‌بعدی به صورت هوشمند طراحی یک قطعه بزرگ را به بخش‌های کوچکتر تغییر می‌دهد تا با اتصال این بخش‌ها یک قطعه بزرگتر تولید شود. زمان چاپ یک قطعه فضایی نیز می‌تواند از 15 دقیقه تا یک ساعت به طول بیانجامد که البته این زمان بسته به اندازه و پیچیدگی قطعه تغییر می‌کند.
چاپگر غذاساز
این نخستین باری نیست که ناسا به فکر استفاده از چاپگر سه‌بعدی در فضا می‌افتد. این سازمان فضایی پیش‌تر با یک شرکت آمریکایی واقع در ایالت تگزاس همکاری‌هایی را آغاز کرده بود تا به کمک چاپگر سه‌بعدی بتواند غذاهای مورد علاقه ساکنان ایستگاه بین‌المللی فضایی را تولید کند. در این اقدام ناسا مرحله نخست مطالعات گسترده خود را با همکاری «شرکت مشاوره‌ای تحقیقات مواد» آغاز کرد و در پایان این تحقیقات چاپگر سه‌بعدی ویژه‌ای با قابلیت تولید غذا در عملیات‌های فضایی ساخته شد. این مطالعات هم‌اکنون در مرحله دوم به‌سر می‌برد و به موجب آن چاپگری ساخته شده است که حتی می‌تواند با استفاده از مواد اولیه که در اختیار آن قرار می‌گیرد میوه و سبزیجات تازه با طعم و بوی واقعی تولید کند. در مرحله دوم این پروژه همچنین پودرهای حاوی مواد مختلف غذایی تولید شد که همراه با آب و روغن به عنوان ماده اولیه چاپگر سه‌بعدی به کار گرفته می‌شود و در نهایت انواع غذاها حتی پیتزا تولید می‌شود. البته سازمان فضایی ناسا اعلام کرده است که از هم‌اکنون تا ورود به مرحله سوم این تحقیقات که محصول نهایی از مدل مفهومی خارج شود و به طور عملی مورد استفاده قرار گیرد مدت زیادی باقی مانده است. اما در آینده می‌توان شاهد رستوران‌های روی کره مریخ بود که به جای آشپزخانه چاپگرهای سه‌بعدی پیشرفته را در اختیار گرفته‌اند و انواع غذاهای مورد نیاز کسانی که روی این کره زندگی می‌کنند را ظرف چند ثانیه چاپ می‌کنند و به دست آن‌ها می‌رسانند.
به هرحال با تمامی موارد ذکر شده باید گفت در حالی که هر چاپگر سه‌بعدی حرفه‌ای با میانگین قیمت 5 هزار دلار فروخته می‌شود، قیمت نمونه کوچکتر آن با مصارف خانگی به 500 تا 2 هزار دلار می‌رسد و البته پیش‌بینی شده است که سال 2016 قیمت هر دستگاه چاپگر سه‌بعدی از یک رایانه شخصی هم ارزان‌تر شود.
منبع : ایران
