Πώς να φτιάξετε σχεδόν τα πάντα!

Η επανάσταση των ψηφιακών κατασκευών

Neil Gershenfeld

Περίληψη: 

Τις τελευταίες δεκαετίες, ο κόσμος κλυδωνίστηκε από επαναστάσεις στην ψηφιοποίηση των υπολογισμών και των επικοινωνιών.  
Τώρα, ακόμα και ο φυσικός κόσμος είναι ψηφιοποιημένος, χάρη στις νέες τεχνολογίες που μπορούν να μετατρέψουν τα ψηφιακά δεδομένα σε πράγματα και τα πράγματα σε ψηφιακά δεδομένα. 
Η ψηφιακή κατασκευή θα επιτρέψει στους ανθρώπους να κατασκευάζουν μοναδικά οικιακά έπιπλα, ζωντανά όργανα από κύτταρα και μη επανδρωμένα αεροσκάφη που μπορούν να πετάξουν βγαίνοντας από έναν τρισδιάστατο «εκτυπωτή». 
Η επιστημονική φαντασία έχει γίνει βιομηχανική πραγματικότητα...

Ο Neil Gershenfeld είναι καθηγητής στο Massachusetts Institute of Technology (ΜΙΤ) και επικεφαλής του Κέντρου Bits and Atoms του ΜΙΤ.

Μια νέα ψηφιακή επανάσταση έρχεται, αυτή τη φορά στον κατασκευαστικό τομέα. Στηρίζεται στις ίδιες ιδέες που οδήγησαν τις προηγούμενες ψηφιοποιήσεις της επικοινωνίας και των υπολογισμών, αλλά τώρα αυτό που προγραμματίζεται είναι ο φυσικός κόσμος και όχι ο άυλος.  
Οι ψηφιακές κατασκευές θα επιτρέπουν στους ανθρώπους να σχεδιάζουν και να παράγουν απτά αντικείμενα κατά παραγγελία, όπου και όποτε τα χρειάζονται. Η ευρεία πρόσβαση σε αυτές τις τεχνολογίες θα αποτελέσει πρόκληση για τα παραδοσιακά μοντέλα των επιχειρήσεων, της ξένης βοήθειας και της εκπαίδευσης.
Οι ρίζες αυτής της επανάστασης χρονολογούνται πίσω στο 1952, όταν οι ερευνητές στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (Massachusetts Institute of Technology, ΜΙΤ) συνέδεσαν έναν πρώιμο ψηφιακό υπολογιστή με έναν τόρνο, δημιουργώντας τον πρώτο ψηφιακό έλεγχο εργαλειομηχανών. Με τη χρήση ενός προγράμματος ηλεκτρονικού υπολογιστή -αντί για έναν επαγγελματία μηχανικό- να γυρνά τους μοχλούς που ελέγχουν αυτό το μεταλλικό κομμάτι, οι ερευνητές ήταν σε θέση να παράξουν εξαρτήματα αεροσκαφών σε σχήματα που ήταν πιο περίπλοκα από ό, τι θα μπορούσαν να γίνουν με το χέρι. Από εκείνον τον πρώτο περιστρεφόμενο τόρνο, όλα τα είδη των κοπτικών εργαλείων έχουν τοποθετηθεί σε πλατφόρμες ελεγχόμενες από υπολογιστή, συμπεριλαμβανομένων των πιδάκων νερού που μεταφέρουν λειαντικά τα οποία μπορούν να κόψουν σκληρά υλικά, των λέιζερ που μπορούν γρήγορα να χαράξουν ωραία γραφικά και των λεπτών ηλεκτρικά φορτισμένων συρμάτων που μπορούν να κάνουν μακριές και λεπτές τομές.
Σήμερα, οι ψηφιακά ελεγχόμενες μηχανές αγγίζουν σχεδόν κάθε εμπορικό προϊόν, είτε άμεσα (παράγοντας τα πάντα, από φορητούς υπολογιστές ως κινητήρες τζετ) ή έμμεσα (παράγοντας τα εργαλεία που μορφοποιούν και σφραγίζουν τα αγαθά μαζικής παραγωγής). Και όμως, όλοι αυτοί οι μοντέρνοι απόγονοι του πρώτου ψηφιακά ελεγχόμενου μηχανικού τόρνου, μοιράζονται τον αρχικό περιορισμό του: μπορούν να κόψουν, αλλά δεν μπορούν να προσεγγίσουν τις εσωτερικές δομές. Αυτό σημαίνει, για παράδειγμα, ότι ο άξονας ενός τροχού πρέπει να κατασκευαστεί ξεχωριστά από το έδρανο μέσα από το οποίο θα περάσει.
Στη δεκαετία του 1980, ωστόσο, διαδικασίες κατασκευής ελεγχόμενες από υπολογιστή οι οποίες προσθέτουν αντί να αφαιρούν υλικό (ονομάζεται προσθετική παραγωγή) βγήκαν στην αγορά. Χάρη σε τρισδιάστατες «εκτυπώσεις» (σ.σ.: 3-D printing είναι η κατασκευαστική διαδικασία όπου ένα τρισδιάστατο αντικείμενο δημιουργείται με την σταδιακή εναπόθεση υλικού), ένα έδρανο και ένας άξονας θα μπορούσαν να κατασκευαστούν από το ίδιο μηχάνημα την ίδια στιγμή. Μια σειρά από τρισδιάστατες διεργασίες εκτύπωσης είναι πλέον διαθέσιμες, συμπεριλαμβανομένων της θερμικής σύντηξης πλαστικών νηματίων, της χρήσης υπεριώδους φωτός για τη διασταυρούμενη σύνδεση πολυμερών ρητινών, της εναπόθεσης συγκολλητικών σταγονιδίων για να ενοποιηθεί μία σκόνη, της κοπής και πλαστικοποίησης φύλλων χαρτιού και της χρήσης ακτίνας λέιζερ για να συγκολληθούν μεταλλικά μέρη. Οι επιχειρήσεις χρησιμοποιούν ήδη 3-D «εκτυπωτές» για να φτιάξουν μοντέλα προϊόντων πριν να μπουν σε παραγωγή, μια διαδικασία που αναφέρεται ως «ταχεία πρωτοτυποποίηση». Οι εταιρείες βασίζονται επίσης στην τεχνολογία αυτή για να φτιάξουν αντικείμενα με πολύπλοκα σχήματα, όπως κοσμήματα και ιατρικά εμφυτεύματα. Οι ερευνητικές ομάδες έχουν χρησιμοποιήσει 3-D «εκτυπωτές» ακόμα και για να δημιουργήσουν δομές από κύτταρα με στόχο την δημιουργία ζωντανών οργάνων.
Η προσθετική κατασκευή έχει ευρέως αναγνωριστεί ως μια επανάσταση, και φιλοξενήθηκε σε εξώφυλλα εκδόσεων από τον Economist ως το Wired. 
 Αυτό είναι, όμως, ένα περίεργο είδος επανάστασης, διακηρυγμένης περισσότερο από αυτούς που την παρατηρούν παρά από εκείνους που εργάζονται γι’ αυτήν. Σε ένα καλά εξοπλισμένο εργαστήριο, ένας 3-D «εκτυπωτής» μπορεί να χρησιμοποιηθεί για περίπου το ένα τέταρτο των εργασιών, με τα άλλα μηχανήματα να κάνουν τα υπόλοιπα. 
Ένας λόγος είναι γιατί οι «εκτυπωτές» είναι αργοί, κάνοντας ώρες ή ακόμη και ημέρες για να κατασκευάσουν πράγματα. Άλλα εργαλεία ελεγχόμενα από υπολογιστή μπορούν να παράγουν εξαρτήματα πιο γρήγορα ή με λεπτότερα χαρακτηριστικά ή που να είναι μεγαλύτερα, ελαφρύτερα ή ισχυρότερα. 
Λαμπερά άρθρα σχετικά με τους 3-D «εκτυπωτές» διαβάζονται σαν τις ιστορίες της δεκαετίας του 1950 που διακήρυτταν ότι οι φούρνοι μικροκυμάτων ήταν το μέλλον του μαγειρέματος. 
Ο φούρνος μικροκυμάτων είναι βολικός, αλλά δεν αντικαθιστά το υπόλοιπο της κουζίνας.