محفظه‌های شیشه‌ای، ابزاری در مسیر توسعه
اشیا برای هرکدام از ما تعاریف متفاوتی دارند، در واقع هر چیزی در دنیای اطراف ما از درجه اهمیت متنوعی برخوردار است؛ برای مثال فردی که از بینایی بسیار ضعیفی برخوردار است، عینک یا لنزهای طبی عنصری جدانشدنی از وی خواهد بود و باید همیشه همراه خود داشته باشد. حال اگر روزی عینک یا لنز این فرد، به هر دلیل دیگر قابل‌استفاده نباشد، مجبور است تا زمان آماده شدن عینک یا لنز بعدی دست‌کم چند ساعتی را با دید ضعیف به جهان پیرامون خود بنگرد. این زمان در اغلب موارد به چند روز هم می‌رسد. اینجاست که شاید آرزوی ساخت اشیا توسط خودمان در نهاد بشر شکل گرفته است. آرزو می‌کنید ای کاش دستگاه ساخت عینک که بتواند ظرف چند دقیقه عینک‌تان را با همان رنگ و جنس به شما بازگرداند، در اختیار داشتید. خبر خوش آنکه علم همیشه در راستای رفع نیازهای انسانی ارتقا پیدا می‌کند و امروزه نسل جدید فناوری‌ها این نوید را داده است که دیگر نحوه دسترسی به اشیای موردنظر اهمیتی ندارد. در اصل هر شیئی که بخواهید را می‌توانید تنها با فشردن چند دکمه یا حتی تنها با گفتن نام آن تهیه کنید، بدون آنکه فردی برای تهیه این ابزار تلاشی کرده باشد. در واقع روز خودکفایی بشر در تهیه ابزارهای موردنیازش نزدیک است. این نسل از فناوری همان چاپگرهای سه‌بعدی هستند و مسئولیت تحقق این رویا را برعهده دارند. شاید پیش از اواخر قرن بیستم، کمتر کسی باور می‌کرد که می‌توان درون یک محفظه شیشه‌ای هر قطعه یا کالایی را که در دست جا می‌شود، ساخت. به‌عبارت‌روشن‌تر، امروز انواعی از چاپگرهای سه‌بعدی ساخته شده است که هر ابزار را از اندازه نانو تا قطرهای بالاتر حتی دقیق‌تر از روش و ارزش اقتصادی کارخانه‌ای خود می‌سازند. در این گزارش به نقش چاپگرهای سه‌بعدی در ساخت اشیای صنعتی کوچک و افزایش بهره‌وری پرداخته است.
چاپگرهای سه‌بعدی، دست راست صنعت
برزین غفاری، فعال دانش‌بنیان در حوزه ساخت چاپگرهای سه‌بعدی در گفت‌وگو با صمت ظرفیت کشور را در توسعه ساخت با استفاده از این پرینترها را قابل‌توجه دانست و گفت: سال‌ها است که فناوری چاپگرهای سه‌بعدی در کشورهای پیشرفته جهان مورداستفاده قرار می‌گیرند. خوشبختانه ایران جزو کشورهایی است که ظرفیت بالایی در توسعه این فناوری به‌دلیل برخورداری از نیروی انسانی متخصص و مواد اولیه دارد.
وی بااشاره به اهمیت ساخت پیش‌نمونه ابزار و قطعات صنعتی به کمک پرینترهای سه‌بعدی گفت: اساسا پرینترهای سه‌بعدی برای پیش‌نمونه‌سازی استفاده می‌شود. به‌عبارت‌دیگر، می‌توان یک تصور مفهومی و بصری از هندسه و حجم یک قطعه یا محصول یا مدلی از دستگاهی را که قرار است ساخته شود، پیدا کرد که این فرآیند در مدت زمان بسیار کمتری از روش‌های سنتی و معمول طی می‌شود. چالش‌ها و آزمون و خطایی که در گذشته برای ساخت پیش‌نمونه‌ها وجود داشت، با ورود چاپگرهای سه‌بعدی حذف شدند. گفتنی است، در میان چاپگرهای سه‌بعدی، چاپگرهای سه‌بعدی فلزات به‌طورفزاینده‌ای محبوب شده‌اند که دلیل آن را می‌توان در کاهش بسیار بالای ضایعات در فرآیند ساخت قطعات دانست که این امر هزینه ساخت را به‌شدت پایین می‌آورد.
قطعات آینده‌گرا آن دسته از قطعاتی هستند که نیازی به تولید انبوه آنها نیست، اما در یک صنعت، بسیار حساس و الزامی هستند؛ نظیر پروتزهای درمانی در صنعت تجهیزات‌پزشکی. به‌عبارت‌روشن‌تر، قطعاتی نظیر فیلتر هوا یا لنت ترمز خودرو جزو ابزارهایی هستند که به‌صورت انبوه تولید می‌شوند، اما برخی قطعات هواپیما، نیازمند تعویض چندماهه یا سالانه هستند، انبوه‌سازی نمی‌شوند و این مسئله در صنعت پتروشیمی و در مهندسی پزشکی هم صدق می‌کند. غفاری بااشاره به اهمیت ساخت چنین اشیایی با چاپگرهای سه‌بعدی گفت: یکی از اصلی‌ترین کاربردهای پرینترهای سه‌بعدی، ساخت آن دسته از قطعاتی است که نیازی به تولید انبوه آنها وجود ندارد، اما برای چرخه صنعتی به‌شدت مهم و حیاتی هستند؛ نظیر قطعات مربوط به صنعت هوافضا، خودروسازی یا مهندسی‌پزشکی. معمولا این قطعات نیاز به تولید انبوه ندارند و تعداد کمی از آنها در جهان وجود دارند و فوق‌پیشرفته هستند.
یک بازیگر جدید در ساخت ابزارهای صنعتی
به‌گفته وی، این ابزار و محصولات به تعداد محدود و با فناوری‌های های‌تک ساخته می‌شوند. جنس فلزات آنها هم متفاوت است و در برخی از آنها باید از آلومینیوم‌های مستحکم یا سبک و در برخی قطعات سنگین‌تر هم، باید از فولاد با آلیاژ بالا استفاده شود، بنابراین وجود پرینترهای سه‌بعدی در ساخت و تولید این محصولات و قطعات بسیار حیاتی و مهم هستند، چراکه باتوجه به تحریم‌ها، دیگر برای تامین این قطعات، نیازمند خارج نخواهیم بود؛ همچنین به‌لحاظ فنی هم نیاز نیست تا قالب‌سازی یا تراشکاری سنگین روی قطعات انجام شود.
پرینترهای سه‌بعدی، نجات‌بخش درمان
غفاری گفت: در واقع تمامی مراحلی که برای ساخت و تولید یک قطعه باید پیاده شود، در پرینترهای سه‌بعدی انجام می‌شود، به‌گونه‌ای که می‌توان با صرفه اقتصادی بیشتر و در فضایی کوچک‌تر یک محصول را تولید کرد. می‌توان با این پرینترها، هر بیمارستانی را مجهز به ساخت پروتزهای مخصوص به خود کرد. گفتنی است، با استفاده از این پرینترها، جراحان می‌توانند بعد از هر ام‌آرای یا سی‌تی‌اسکن، سایز و ابعاد قطعه یا پروتز موردنظر خود را بدهند و به چشم خود، شاهد ساخت و ناظر فرآیند تولید آن باشند. با این فرآیند، پروتزهای موردنیاز هر بیمارستان برای درمان در داخل همان بیمارستان ساخته می‌شوند.
غفاری بااشاره به اهمیت بومی‌سازی چاپگرهای سه‌بعدی گفت: با بومی‌سازی پرینترهای سه‌بعدی، می‌توان راه‌حل مطمئن و همیشگی برای تامین قطعات خاص، هزینه‌بر و حساس در اختیار داشت و قطعات صنعتی را به‌راحتی در داخل تولید کرد. بی‌شک وقتی وابستگی فعالان اقتصادی برای خرید چنین قطعاتی کاهش پیدا کند، چرخ تولید با سرعت بیشتری جلو می‌رود. در این شرایط وابستگی به خارج مفهومی ندارد یا اینکه اگر قطعه‌ای دیرتر از زمان تعیین‌شده برسد، متحمل خسارت نمی‌شویم. از همه مهم‌تر اینکه، نرخ تمام‌شده برای آن دسته از افرادی که نیازمند پروتزهای خاص و گران‌نرخ هستند، بسیار پایین‌تر تمام خواهد شد.
یک پرینتر سه‌بعدی دقیقا چگونه کار می‌کند؟
غفاری در ادامه به تشریح روند ساخت یک قطعه با پرینتر سه‌بعدی فلزات پرداخت و گفت: یک پرینتر فلزی، ابتدا محفظه ساخت با گاز بی‌اثر (به‌عنوان‌مثال آرگون) پر می‌شود تا اکسیداسیون پودر فلز به‌حداقل برسد و سپس تا دمای مطلوب ساخت گرم شود. سپس یک لایه نازک از پودر فلز روی سکوی ساخت پخش می‌شود و یک لیزر پرقدرت، سطح مقطع آن را اسکن و بعد ذرات فلزی را با هم ذوب می‌کند. در این مرحله، لایه بعدی ایجاد می‌شود؛ بنابراین قسمت کاملا جامد ساخته شده است.
فرشته نجات صنایع کوچک
غفاری گفت: فناوری پایه آن در اختیار کشورهای امریکا، ژاپن و آلمان است که چین و هند به‌دنبال توسعه آن هستند. حال باتوجه به اینکه چنین فناوری‌هایی در اختیار ایران قرار داده نمی‌شوند و معمولاً انحصاری هستند و از طرفی هم، چون ۹۰ درصد صنایع در کشور کوچک و متوسط هستند که به قطعات تحریمی نیاز بالایی دارند، تلاش کردیم که ساخت این دستگاه با همان فناوری‌های باکیفیت و حتی بالاتر و ارزان‌تر بسازیم تا با نرخ تمام‌شده کمتری روانه بازار کنیم. کمابیش ۴ فناوری اصلی در این دستگاه پیاده شده و نرم‌افزارهای کامپیوتری هستند که به این پرینتر وصل می‌شوند و دیگری ربات‌های صنعتی هستند که بازار خوبی خواهند داشت و بعد ماشین‌کاری و دیگری هم، فرآیند پرداخت است که دستاوردهای بسیار بالایی ارائه می‌دهند و خوشبختانه توانسته‌ایم آن را با سیستم صنعتی ایران سازگار کنیم. وی افزود: طبق گفته‌ها، نرخ این دستگاه در جهان ۳۵۰هزار یورو تا ۳ میلیون یورو است که به‌فرض بومی‌سازی آن در داخل کشور، بین ۴۰ تا ۵۰ هزار دلار قیمت‌گذاری می‌شود.
آموزش کار با چاپگرهای سه‌بعدی از کودکی
یکی از راه‌های توسعه در هر عرصه‌ای آموزش از پایه است که معمولا رده سنی کمی را در بر می‌گیرد. علی یغمایی، مدیر یک شرکت خلاق در زمینه ساخت ربات از سوی کودکان با استفاده از پرینترهای سه‌بعدی، در گفت‌وگو با صمت درباره اهمیت آموزش کودکان در بحث استفاده از پرینترهای سه‌بعدی گفت: در این فرآیند، افراد می‌توانند با استفاده از ماژول‌های در دسترس (مجموعه قطعات الکتریکی فشرده) ربات‌های عروسکی بسازند، در واقع اساس کار ساخت یک ربات از راهی به کودک آموزش داده می‌شود که می‌تواند با سیم‌کشی‌های ساده و بدون لحیم‌کاری از ابتدا با کارکرد ماژول‌های الکترونیک آشنا شود. از آنجایی که ساخت ربات با ماژول برای کودک فرآیندی بسیار ساده‌تر از روش‌های دیگر است، تنها با یک نقشه‌راه می‌تواند در ساخت ربات و سیم‌کشی مهارت کسب کند.
به‌گفته یغمایی، برای ساخت ربات عروسکی تنها نیازمند ماژول‌های برنامه‌پذیر، چند سیم، بازر هشدار و یک بدنه هستیم، در واقع با چند قطعه ساده می‌توان یک ربات انسان‌نمای جامع را طراحی کرد.
وی در تشریح سبک آموزشی ساخت ربات به کودکان گفت: وقتی کودک با نقشه‌های راهنما موفق به ساخت بدنه ربات شد، می‌تواند برنامه‌نویسی آن را هم به‌راحتی و بدون کدنویسی انجام دهد. دستگاه ساخته‌شده دارای یک پیش‌نمایش است که قابلیت برنامه‌نویسی مجدد را دارد، در حقیقت کودک می‌تواند با ثبت‌نام در سایت آموزشی طراحی‌شده، محتوای کامل برنامه‌نویسی برای رباتی را که ساخته است، فرابگیرد.
الگوریتم‌نویسی کودکانه
یغمایی با تشریح نحوه برنامه‌نویسی توسط کودکان گفت: برنامه‌ها به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که کودک نیازی به کدنویسی برای طراحی آن ندارد و تنها با الگوهای از قبل طراحی‌شده، می‌تواند برنامه موردنظر ربات خود را بسازد. وی با الگوریتم‌نویسی آشنا می‌شود و از این طریق، وارد دنیای برنامه‌نویسی اما با المان‌های کودکانه می‌شود. در این سبک آموزشی، ابتدا مقصد و سطح پیشرفته ساخت یک ربات به کودکان آموزش داده می‌شود، در واقع حاصل کار از ابتدا به کودک نشان داده می‌شود تا بتواند تصویر دقیقی در ذهن داشته باشد.
آموزش هوش‌مصنوعی به کودکان
وی افزود: پس از نوشتن برنامه دلخواه، می‌توان با کمک اتصال‌دهنده الکترونیک، آن را به ربات ساخته‌شده انتقال داد و کودک به‌این‌ترتیب می‌تواند برنامه نوشته‌شده را روی ربات خود پیاده‌سازی کند. هدف ما این است که کودکان نتیجه کار خود را از همان ابتدای یادگیری به‌طورعینی ببینند و سریع‌تر وارد عرصه هوش‌مصنوعی شوند، در حقیقت هدف این است که خانواده‌ها با هزینه کم در بحث آموزش و به‌صورت غیرحضوری به‌جایی برسند که کودکان‌شان ظرف مدت‌زمان کوتاهی، هوش‌مصنوعی را یاد بگیرند.
وی بااشاره به روندهای فعلی آموزش دانش رباتیک در بسترهای دانشگاهی گفت: به‌اعتقاد من، آموزش دانشگاهی فعلی در ایران روند مناسبی برای بروز خلاقیت در آموزش رباتیک را در اختیار افراد قرار نمی‌دهد. از آنجایی که پیشرفت‌های فناورانه در دنیای امروز با سرعت زیادی رو به افزایش است، ما مجبور هستیم به فرآیند یادگیری سرعت بدهیم و با آموزش حرفه‌ای، خود را به این سرعت برسانیم. نباید وقت خود را صرف کسب اطلاعاتی کنیم که بدون یادگیری آنها هم، می‌توان یک ربات ساخت یا وارد دنیای هوش‌مصنوعی شد.
سخن پایانی
به‌گفته اغلب کارشناسان، کشورهای پیشرفته و غربی، هیچ‌گاه فناوری‌های کارآمد و مفید را به ایران نمی‌دهند؛ چه در شرایط تحریم، چه غیرتحریم. حال اگر بتوانیم از نیروی انسانی و توان نخبگان بهره کافی را ببریم، می‌توانیم بسیاری از نیازهای حساس صنعتی و اقتصادی را تامین کنیم. در کل این فناوری باتوجه به بازار و ارزش اقتصادی بالایی که دارد، بسیار به فعالان صنعتی و اقتصادی کمک خواهد کرد. خرده صنایع می‌توانند بهره بسیاری از این فناوری ببرند.
