تحول دانشگاهها با چاپ سهبعدی - بخش اول
ساختمان
دانشکده معادن مَکِی با صد سال عمر و چهار ستون سترگ و نمای کلاسیک آجری
در دانشگاه نوادا مدتها است که سنگری در تاریخ سیلوراستیت است. این
دانشکده به افتخار مهاجر ایرلندی، جان مَکِی نامگذاری شده و آثار جالب
توجهی مانند مجسمه برنزی خارج ساختمان، ساخته گاتزون بورگلام باعث شده
جایگاهی در National Register of Historic Places پیدا کند. اما داخل
دربهای چوبی آن ساختههای حاصل یک تجربه جذاب بهچشم میخورد که بهطور
قطع مدرنتر هستند. فضای روشن داخل ساختمان سهطبقه مانند یک موزه کوچک است
که مدلهایی که چاپ سهبعدی گرفته شدهاند در آن به نمایش در آمدهاند و
دانشجویان و استادان را جذب میکنند. از این مدلهای مولکول و پلاستیکی
جذابتر دو چاپگر سهبعدیای هستند که آنها را ساختهاند: یک دستگاه
حرفهای Stratasys uPrint SE Plus و یک دستگاه عمومی 3DTouch.
در
اوایل سال جاری میلادی، کتابخانه دانشکده، یعنی کتابخانه علوم و مهندسی
دِلامِر نخستین کتابخانه آکادمیک امریکا شد که اسکن و چاپ سهبعدی را در
دسترس دانشجویان، استادان و همچنین عموم مردم گذاشته است. این حرکت بخشی
از برنامه تاد کولگرُو، رئیس این محل است تا کتابخانه را از یک کتابخانه
معمولی که با وجود تعداد زیادی کتاب باعث افزایش معلومات میشود به جایی
تبدیل کند که با استفاده از فناوری عملی به ایجاد بحث و تفکر خلاقانه نیز
میپردازد. کولگرُو فکر کرد که با تبدیل چاپگرهای سهبعدی از یک وسیله خاص
خورههای فناوری به یک وسیله در دسترستر، این دستگاهها میتوانند وسیله
مناسبی برای ارتقای سطح آموزش و پیشبرد روند تکاملی کتابخانه بهشمار
آیند.
کولگرُو
میگوید: «اگر در طول دو هزار سال گذشته به کتابخانهها – از جمله
کتابخانه اسکندریه – نگاه کنید خواهید دید که آنها به خرید فناوریهایی
پرداختهاند که در دسترس بسیاری از مردم نبوده و آنها را در دسترس عموم
قرار دادهاند. با گذشت زمان، داشتن بزرگترین و بهترین مجموعه کتابها به
موضوع اصلی تبدیل شد. ما راه خود را گم کردیم.»
کاغذ یا پلاستیک؟
از
نظر کولگرو بخشی از گمراهی کتابخانهها محیط ساکت و پاکیزهای است که در
این مکانها مرسوم است. بهعقیده او، موضوع اصلی در کتابخانههای اولیه
گفتوگو بوده است، یعنی بخش بنیادین یادگیری و طبیعت انسانی. بنابراین، یک
قسمت از دیوارهای کتابخانه دِلامِر با تخته سفید پوشانده شده تا دانشجویان
بتوانند بهراحتی ایدههای خود را بنویسند یا محاسبات گروهی را انجام
دهند. کولگرُو میگوید: «بزرگترین اشتباه ما این است که باعث شدیم
کتابها کاربران را احاطه کنند و کتابخانهها به یک مکان ساکت تبدیل شوند
که خبری از صحبت و خوراکی در آنها نیست. ما باید از حفظ گفتوگوها در سر
کاربران به محیطهای اشتراکی انتقال یابیم.»
کولگرُو
فکر میکند برای ارتقای دلامر به سطح بعدی به قلابی نیاز است که مجموعه
متنوعی از افراد را وارد گود کرد که برای تشکیل یک محیط اشتراکی به آنها
نیاز است. اینجا بود که او به فکر چاپگرهای سهبعدی افتاد. اگرچه چاپگرهای
سهبعدی از دهه 1980 وجود داشتهاند، این دستگاهها هنوز برای بیشتر مردم
یک ایده جدید بهشمار میآیند و همین اواخر بود که در دسترس عموم
مصرفکنندگان قرار گرفتند. علاوهبر این، تازگی استفاده از لایههای مختلف
پلاستیک آب شده برای «پرینت» اجسام سهبعدی «عامل جالب» را به چاپگرهای
سهبعدی میبخشد. به گمان کولگرُو توانایی تبدیل ایدههای ذهنی افراد به
یک جسم فیزیکی قابل لمس این فناوری را به یک وسیله آموزشی نیز تبدیل
میکند.
هر
چند که استفاده از چاپگر سهبعدی ایده خوبی بهنظر میرسد، اما کتابخانه
با یک چالش روبهرو بود: هزینه. با وجود اینکه امکان دستیابی به یک چاپگر
مانند MakerBot Replicator با دو هزار دلار ممکن بود، کولگرُو به دنبال یک
دستگاه پیشرفتهتر با سرعت بیشتر، تفکیکپذیری بالاتر و قابل اطمینانتر
بود. او تصمیم گرفت دو دستگاه بخرد، یکی چاپگر حرفهای بیستهزار دلاری
Stratasys uPrint SE Plus و دیگری چاپگر عمومیتر 3DTouch با قیمت
چهارهزار دلار. این را اضافه کنید به هزینه اسکنر سهبعدی و یک سال مواد
پلاستیکی مصرفی که در نهایت کتابخانه را با هزینهای بین سیهزار تا
چهلهزار دلار روبهرو ساخت.
با
توجه به اینکه در دوران رکود بزرگ اقتصادی دانشگاه با کاهش بودجه کلان
مواجه بود، کولگرُو نگران در میان گذاشتن ایده خود با مقامات بالا بود.
اما او درنهایت شانس خود را امتحان کرد. او میگوید: «در ابتدا وقتی
درباره دریافت بودجه از دانشکده برای چاپگرهای سهبعدی فکر کردم، نگران
هزینهها بودم. اما یکی از افرادی که با او صحبت کردم گفت: “اوه! این که
چیزی نیست، این فقط قیمت یک میکروسکوپ است” پس از آن با خود فکر کردم، خیلی
خب، دیگر احساس بدی ندارم.»
موضوع دیدگاه
کتابخانه
به لطف کمکهای مالی و اهدایی دانشکده بهزودی دو چاپگر سهبعدی خود را
خریداری کرد. 3DTouch در تاریخ 27 آوریل وارد دانشکده شد و نخستین کار خود
را (یک نمونه اولیه از یک موتور پیشبرنده که توسط گروهی از دانشجویان
مهندسی طراحی شده بود) دقایقی بعد به انجام رساند. ساخت نمونه اولیه سه
روز طول کشید. لیزا کِرت، کتابدار مهندسی و فناوریهای نوظهور دلامر
میگوید: «دانشجویان بلافاصله جعبه دستگاه را شکستند و آن را باز کردند و
شروع به چاپ کردند. آنها هیجانزده بهنظر میرسیدند و میشد این انرژی
خیلی زیاد را احساس کرد.»
چاپگر
Stratasys uPrint SE Plus دو ماه بعد در 27 ژوئن از راه رسید. این دستگاه
که چهاربرابر سریعتر از 3DTouch است و کولگرُو آن را به شوخی مرسدس بنز
کتابخانه معرفی میکند، از سوم ژوئیه بهطور مداوم در حال کار کردن است.
دانشجویان اجسام بسیار متنوعی را چاپ کردند، از مجسمه استاد یودا و بخشهای
چاپگر سهبعدی RepRap گرفته تا مدلهای پیچیده مولکول و قطعههای موتور.
چندین
قطعه ایجاد شده توسط چاپگرها اکنون در کنار آنها به نمایش در آمدهاند،
همچنین «جعبه یأس» که حاوی قطعههایی هستند که خوب از آب در نیامدهاند. از
نظر کولگرُو تقاضای زیاد چاپگرها مهر تأییدی است بر ایده او مبنیبر
خریداری چاپگرها برای کتابخانه. او میگوید: «اینکه این چگونه از این
دستگاهها استقبال میشوند، باعث دلگرمی است.»
فهرست
کارهای در نوبت انجام در ماه آگوست بلندبالاتر هم شد، وقتی که 3DTouch به
دلیل مشکلات هد از کار افتاد. همچنین کتابخانه قرار است پلتفرم ساخت
3DTouch را با نسخه حرارتی جایگزین کند. در همین حال، پس از گذشت تنها دو
ماه ذخیره یکساله مواد پلاستیکی PLA و ABS کتابخانه به یکسوم رسید.
دانشگاه با خرید بیشتر مواد مشکل کمبود مواد را برطرف خواهد کرد؛ 50 سنت
برای هر اینچ مربع برای 3DTouch و 450 دلار برای هر اینچ مربع برای
Stratasys که تفکیکپذیری بالاتری دارد. چنانکه کرت میگوید، با آغاز ترم
پاییزی تقاضای بالا به مشکل بزرگتری نیز تبدیل خواهد شد.
کرت
میگوید: «این خبر [اضافه شدن چاپگرها به کتابخانه] در کل محوطه دانشگاه
منتشر شد و ما حتی در ماههای تابستان نیز سرمان شلوغ بود. اما داشتن چنین
مشکلی چیز خوبی است. من ترجیح میدهم افراد برای استفاده از چاپگر به
کتابخانه بیایند تا یک اتاق خالی داشته باشم.»
بعدی جدید در یادگیری
چاپگر
سهبعدی در بسیاری از دانشگاهها به یک ابزار ضروری برای ارتقای سطح آموزش
تبدیل شده است. در دانشکده تحصیلات تکمیلی معماری در دانشگاه کلمبیا، بخش
برنامهریزی و نگهداری (GSAPP) این دستگاهها یک ابزار عادی در زندگی
روزمره دانشجویان به شمار میآیند. کارلیتو بِین، مدیر Output Shop (مرکز
خدمات پرینت دانشکده) در GSAPP عقیده دارد که از سال 2000 چاپگرهای
سهبعدی، از جمله چاپگری که از موم استفاده میکند، دانشگاه را فرا
گرفتهاند. از چاپگرها آنقدر استفاده میشود که دانشگاه یک چاپگر دیگر
خریداری میکند. دیگر بخشها مانند هنرهای زیبا، پزشکی و مهندسی هر کدام
چاپگر خود را دارند.
بین
میگوید: «اغلب دانشجوها در طول پرزنتیشنها علاوه بر رندرها مدلهایی
[فیزیکی] نیز دارند تا فرآیند طراحی را نشان دهند. این به دانشجوها و
استادان نشان میدهد که چه چیز از نظر ساختاری کار میکند و چه چیز فقط
ظاهر خوبی دارد. این چیزی است که یک رندر دوبعدی یا طراحی دستی از پس آن بر
نمیآید زیرا فقط یک نما را نشان میدهد.»
در
انستیتو فناوری ماساچوست دانشجوهایی مانند استیون کیتینگ با روشهای
پیشرفتهای از چاپگرهای سهبعدی استفاده میکنند که فراتر از مدلهای ساده
هستند. یک دانشجوی مهندسی مکانیک از چاپگرهای سهبعدی بهعنوان یک ابزار
تحقیقاتی ارزشمند یاد میکند زیرا به پروژههایی که با روش مدلسازی سنتی
زمان زیادی نیاز دارند، شتاب میدهند. این فناوری همچنین فرآیندها را
عمومیتر میکند که ممکن است در روش سنتی برای یک فرد عادی زیادی فنی
باشند.
کیتینگ
میگوید: «چاپ سهبعدی به شما اجازه میدهد بهطور پیدرپی نمونه اولیه
تهیه کنید و با سرعت تکرار کنید تا از نظر طراحی به نتیجه دلخواه برسید.
هرکسی بدون نیاز به دسترسی به یک کارگاه و بدون نیاز به دانش تولید و با
استفاده از یک برنامه ساده مانند SketchUp میتواند طراحی کند. به گمان من
این [فناوری] یک رنسانس در تولید و دنیای طراحی پدید میآورد، زیرا حتی یک
فرد عادی نیز میتواند از آن استفاده کند.»
کیتینگ
در حال حاضر، عضوی از یک گروه است که روشهای جدید تولید دیجیتال (مانند
چاپ سهبعدی در ابعاد بزرگ) را بررسی میکند. هدف نهایی آنها این است که
توانایی چاپ کردن یک ساختمان کامل را به دست آورند. بخشی از تحقیق آنها
پیدا کردن یک جایگزین برای روش لایهبهلایه است که دستگاههایی مانند
میکربات از آن استفاده میکنند، زیرا این روش برای اهداف آنها بسیار کند
است. یک رویکردی که آنها توسعه میدهند «چاپ در محل» است که اجازه میدهد
در مکان ساخت چاپ میشود. ایده آنها همچنین از «چاپ دستهای سیار»
استفاده میکند که از طریق عوامل روباتیکی انجام میشود که به موادی شکل
میدهند که سریع شکل میگیرد. این مواد نقش قالب بتنی را برای دیوارهای
سازه بازی میکند و همچنین بهعنوان یک لایه عایق حرارتی دو برابر میشود.
رویکرد منحصر بهفرد گروه علاوهبر کاهش هزینهها و امکان چاپ اشکال خاص،
سرعت مورد نظر را به گروه میبخشد.
کیتینگ
میگوید: «ما برای یک خانه مسکونی یکطبقه تخمین میزنیم که کل دیوارهای
خارجی را در کمتر از یک روز بتوانیم چاپ کنیم. تاکنون آزمایشهای زیادی را
در ابعاد کوچک با موفقیت به انجام رساندهایم، بنابراین، امیدواریم در طول
سال آینده روی پروژههای بزرگتری کار کنیم.»
منبع : عصرنوآوری