Εισαγωγή στην τρισδιάσταση εκτύπωση

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

Στο μάθημα αυτό θα μάθουμε πώς να σχεδιάζουμε αντικείμενα στον υπολογιστή μας ή να τα βρίσκουμε στο διαδίκτυο μέσα από πλατφόρμες ανοιχτού υλικού και πως από τα ψηφιακά αυτά αρχεία να κατασκευάζουμε ένα τριών διαστάσεων στερεό αντικείμενο. Να δημιουργούμε δηλαδή αντικείμενα από το μηδέν χωρίς καλούπια ή άλλα βοηθήματα.

Τι είναι τρισδιάσταση εκτύπωση

Η  πιο διαδεδομένη μέθοδος τρισδιάστατης εκτύπωσης είναι αυτή του λιωμένου νήματος ή αλλιώς της εναπόθεσης υλικού σε διαδοχικές στρώσεις. Πιο συγκεκριμένα με την παραπάνω μέθοδο το υλικό το οποίο έχει τη μορφή νήματος θερμαίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες (190-240c) και τοποθετείται επίπεδο-επίπεδο με σκοπό να δημιουργήσει ένα αντικείμενο. Στη τρισδιάστατη εκτύπωση μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφοροι τύποι υλικού, κυρίως βιοδιασπώμενο πλαστικό PLA. Σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες οι εκτυπωτές 3D είναι συνήθως ταχύτεροι, φθηνότεροι και ευκολότεροι στη χρήση. Οι εκτυπωτές 3D χρησιμοποιούνται κυρίως για την κατασκευή φυσικών μοντέλων και πρωτοτύπων από σχεδιαστές, μηχανικούς και ομάδες ανάπτυξης νέων προϊόντων αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν από κάθε άνθρωπο που θέλει να κατασκευάσει το αντικείμενο που χρειάζεται στο σπίτι του. Έχοντας έναν εκτυπωτή μπορούμε να κατασκευάσουμε πολύ εύκολα, ένα γάντζο, ένα καπάκι, ανταλλακτικά, είδη γραφείου κ.τ.λ. Αρκεί να δώσουμε στον εκτυπωτή μας το σχέδιο και αυτός θα το πραγματοποιήσει. Στο μέλλον όπου η τεχνολογία θα είναι όλο και πιο προσβάσιμη η ανάγκη του θα γίνεται όλο και μεγαλύτερη.

Ανοιχτός Σχεδιασμός και Ανοιχτές Τεχνολογίες στην Εκπαίδευση

Οι προσπάθειες σχετικές με το  Ανοιχτό Υλικό/Open Source Hardware (OSHW) ανήκουν στο ευρύτερο κίνημα του Ανοιχτού Σχεδιασμού (open design). Το κίνημα αυτό επιδιώκει να μειώσει τα εμπόδια εισόδου σε ένα πεδίο παρέχοντας πλατφόρμες για πειραματισμό χαμηλού κόστους. Δηλαδή επιτρέπει τη συνεργασία ομάδων σε διαφορετικές γεωγραφικές τοποθεσίες οι οποίες μπορούν να ανταλλάσσουν ελεύθερα  δεδομένα και γνώση επιταχύνοντας με αυτό τον τρόπο την τεχνική εξέλιξη. Αυτό είναι πολύ σημαντικό γιατί ενώ σε ένα συνηθισμένο μοντέλο έρευνας προϋπόθεση είναι μια ομάδα ερευνητών στην ίδια οργάνωση να εργάζεται προς ένα και μοναδικό στόχο, τα ανοιχτά, κοινόχρηστα σχέδια επιτρέπουν σε πολλαπλές ομάδες, σε πολλούς οργανισμούς να ακολουθήσουν διαφορετικούς στόχους ταυτόχρονα αυξάνοντας τον κοινωνικό πλούτο και επιτρέποντας σε κοινότητες με λιγότερα μέσα να επωφεληθούν κι αυτές. Θα μπορούσε πχ τα σχέδια και οι οδηγίες για το πώς κατασκευάζεται ένα γεωργικό μηχάνημα να χρησιμοποιηθούν σε κάποια χώρα λιγότερο ανεπτυγμένη  που η αγορά αυτού του μηχανήματος είναι πάρα πολύ ακριβή και δεν υπάρχει η ντόπια τεχνογνωσία. Το κίνημα αυτό, πέρα από “μηχανές” στην τελική τους μορφή περιλαμβάνει και αλλά αντικείμενα όπως έπιπλα, μουσικά όργανα κλπ. Πολύ  σημαντικό είναι το γεγονός ότι εκτός από τα τελικά σχέδια καταγράφεται ολόκληρη η διαδικασία σχεδιασμού, προσφέρεται δηλαδή όχι μόνο το αποτέλεσμα αλλά και η ίδια η γνώση.

Ανοιχτό Υλικό

Το ανοικτό υλικό είναι υλικό του οποίου ο σχεδιασμός είναι δημοσίως διαθέσιμος έτσι ώστε ο καθένας να μπορεί να μελετήσει, μετατρέψει, διανείμει, κατασκευάσει και πουλήσει τόσο το σχεδιασμό ή ότι παράχθηκε με βάση αυτόν τον σχεδιασμό. Ιδανικά, το ανοικτό υλικό χρησιμοποιεί προσιτά εξαρτήματα και υλικά, τυποποιημένες διαδικασίες, ανοικτές υποδομές, χωρίς περιορισμούς περιεχόμενου για να μεγιστοποιήσει την ικανότητα του καθενός για να δημιουργήσει και να κάνει χρήση του υλικού. Το ανοικτό υλικό δίνει στους ανθρώπους την ελευθερία να ελέγχουν την τεχνολογία τους μοιράζοντας ταυτόχρονα γνώση και ενθαρρύνοντας το εμπόριο δια μέσου της ανοικτής ανταλλαγής των σχεδιασμών.

Σε μεγάλο βαθμό οι τεχνολογίες αυτές έγιναν εύκολα προσβάσιμες λόγω της μείωσης του κόστους των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων αλλά και με την ταυτόχρονη λήξη των πατεντών σε βασικές τεχνολογίες. Έτσι έχουμε πολύ επιτυχημένα παραδείγματα στους μικροελεγκτές του Arduino που χρησιμοποιούνται για τους 3D printers.

Εφαρμογές

Εκτυπωμένο προσθετικό αυτί                                                                          Κατοικία από εκτυπωμένο μπετόν

Formula 2                                                                                                       3D εξαρτήματα για το διαστημικό σταθμό

3D fashion                                                                                                         Τα καινούργια πόδια της Derby

Ο μπλε Πιγκουίνος Νέας Ζηλανδίας Bagpipe με το νέο του εκτυπωμένο πόδι

Η τεχνολογία των 3D εκτυπωτών βρίσκει χρήση στους τομείς του κοσμήματος, των υποδημάτων, του βιομηχανικού σχεδιασμού, της αρχιτεκτονικής, της μηχανικής και των κατασκευών, στην αυτοκινητοβιομηχανία, την αεροδιαστημική, την οδοντιατρική και ιατρική βιομηχανία, την εκπαίδευση, σε έργα πολιτικών μηχανικών, και πολλά άλλα. Με την χρήση πλαστικού και σχεδίων 3D, που βρίσκονται ελεύθερα στο διαδίκτυο ή μπορεί κάποιος μόνος του να δημιουργήσει, μπορεί πολύ εύκολα να φτιαχτεί από το πιο μικρό εξάρτημα έως ολόκληρη κατασκευή κομμάτι-κομμάτι.