Δρ. Π. Χαραλάμπους: Η 3D εκτύπωση αναμένεται να αποτελέσει το εφαλτήριο μίας νέας εποχής

Τι ακριβώς είναι η 3D εκτύπωση, σε τι σημείο βρίσκεται σήμερα η ανάπτυξη της τεχνολογίας και ποια τα ενδεχόμενα εμπόδια ή δυσκολίες που ακόμη υπάρχουν;

Αποτελεί κοινή παραδοχή ότι η 3D εκτύπωση αναμένεται να αποτελέσει το εφαλτήριο μίας νέας εποχής, λόγω της ευελιξίας και των δυνατοτήτων της στην κατασκευή τρισδιάστατων μοντέλων. Ο όρος 3D εκτύπωση χρησιμοποιείται για ένα ευρύ φάσμα τεχνολογιών που εφαρμόζονται κυρίως στην κατασκευή φυσικών μοντέλων, πρωτοτύπων ή λειτουργικών εξαρτημάτων. Η πλειοψηφία των τεχνολογιών βασίζονται στη διαδοχική εναπόθεση στρωμάτων υλικού σε ένα προκαθορισμένο μοτίβο για τη δημιουργία της γεωμετρικής μορφής του επιθυμητού μοντέλου. Η διαδικασία αυτή επαναλαμβάνεται, έως ότου επιτευχθεί το επιθυμητό τελικό 3D αντικείμενο. Παρόλο που οι τεχνολογίες 3D εκτύπωσης έχουν μελετηθεί τα τελευταία χρόνια σε μεγάλο βαθμό και παρά τις σαφείς προοπτικές και δυνατότητες τους, ένας σημαντικός αριθμός παραμέτρων εμποδίζει σε μεγάλο βαθμό την ευρεία χρήση και ενσωμάτωσή τους σε αρκετούς βιομηχανικούς κλάδους. Πιο συγκεκριμένα, η εξάπλωση των τεχνολογιών 3D εκτύπωσης περιορίζεται κατά κύριο λόγο από τη διαστασιολογική ακρίβεια και τη μηχανική συμπεριφορά των παραγόμενων προϊόντων.

Τι είναι το έργο Q3D, ποιοι οι στόχοι και τα αποτελέσματα του και ποιοι συμμετέχουν σε αυτό; Ποιες οι λύσεις που προτείνει;

Το αντικείμενο του ερευνητικού έργου Q3D σχετίζεται με την ανάπτυξη καινοτόμων ψηφιακών εργαλείων, με στόχο την παροχή υπηρεσιών παρακολούθησης και βελτίωσης της κατεργασίας της 3D εκτύπωσης για την διασφάλιση της ποιότητας του τελικού 3D εκτυπωμένου προϊόντος. Επιπλέον, πραγματοποιείται ανάλυση και επεξεργασία δεδομένων μεγάλου όγκου με τεχνικές μηχανικής μάθησης για τον έλεγχο των παραμέτρων της διαδικασίας 3D εκτύπωσης. Οι στόχοι του έργου αναμένονται να επιτευχθούν με την αξιοποίηση της υπάρχουσας τεχνογνωσίας και των διαθέσιμων υποδομών, καθώς επίσης και με την εισαγωγή πρωτοποριακών τεχνολογικών μεθόδων, μέσω της συνεργασίας των εταίρων της κοινοπραξίας του Εθνικού Κέντρου Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης (ΕΚΕΤΑ), του τμήματος Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων και της εταιρίας 3DLife.

Εργαστηριακός εξοπλισμός Q3D και μεταλλικός 3D εκτυπωτής στη Μονάδα Προσθετικής Κατεργασίας του ΕΚΕΤΑ

Ποια θα λέγατε πως είναι η «παρουσία» της 3D εκτύπωσης, αυτή τη στιγμή, στην Ελλάδα, όσον αφορά σε χρήση, διάθεση προϊόντων στην αγορά, εξάπλωση της τεχνολογίας κτλ;

Είναι αλήθεια ότι την τελευταία δεκαετία η διάθεση προϊόντων 3D εκτύπωσης έχει διαδοθεί ως ένα βαθμό στην εγχώρια αγορά, με τη δημιουργία διάφορων εταιριών που κατασκευάζουν προϊόντα χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνολογία αιχμής. Επιπλέον, διάφοροι ερευνητικοί φορείς, όπως πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα, έχουν ενσωματώσει τη μελέτη τεχνολογιών 3D εκτύπωσης στις ερευνητικές τους δραστηριότητες. Παρόλα αυτά, απαιτείται μεγάλη προσπάθεια, τόσο από τη βιομηχανία όσο και από την έρευνα, ώστε να καταστεί η κατεργασία της 3D εκτύπωσης τόσο αξιόπιστη όσο και οι παραδοσιακές τεχνολογίες κατεργασίας, όπως είναι η χύτευση, οι κατεργασίες αφαίρεσης υλικού και οι μορφοποιήσεις με πλαστική παραμόρφωση.

Ποιες είναι οι εφαρμογές της 3D εκτύπωσης σήμερα και ποιοι κλάδοι προσφέρουν τις περισσότερες ευκαιρίες αξιοποίησης της; Ποιες οι βιομηχανικές εφαρμογές της 3D εκτύπωσης και τα οφέλη για επιχειρήσεις και χρήστες/καταναλωτές;

Η ενσωμάτωση των τεχνολογιών 3D εκτύπωσης αποκτά μία νέα δυναμική παγκόσμιας εμβέλειας σε πολυάριθμες αναδυόμενες αγορές, όπως, για παράδειγμα, σε αυτοκινητοβιομηχανία, αεροδιαστημική, αρχιτεκτονική, βιομηχανία κοσμημάτων και μόδας, ιατρική, βιοτεχνολογία, καθώς επίσης και τη βιομηχανία τροφίμων. Στη σημερινή εποχή, η 3D εκτύπωση θεωρείται μία από τις ταχύτερα αναπτυσσόμενες τεχνολογίες παγκοσμίως. Ο συνδυασμός της γεωμετρικής πολυπλοκότητας και ευελιξίας, το χαμηλό κόστος παραγωγής, η μείωση της ανθρώπινης παρέμβασης, καθώς και η ταχεία κατασκευή του προϊόντος, αποτελούν τα βασικά οφέλη που καθιστούν τη συγκεκριμένη τεχνολογία δελεαστική στο επιχειρηματικό και καταναλωτικό κοινό. Οι κύριες εφαρμογές της τεχνολογίας στη βιομηχανία, συγκεντρώνονται στο σχεδιασμό και πρωτοτυποποίηση προϊόντων, στην κατασκευή εργαλείων και στην 3D εκτύπωση εξαρτημάτων περιορισμένης παραγωγής.

Υπάρχουν «παρανοήσεις» σχετικά με την 3D εκτύπωση; Για παράδειγμα, πόσο κοντά βρισκόμαστε σε ένα μέλλον που ο καθένας θα μπορεί να αγοράσει έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή και να τυπώσει τα προϊόντα που χρειάζεται, στο σπίτι του, οικονομικά και εύκολα - ή ακόμη και το ίδιο το σπίτι του; Και ποια η ενδεχόμενη επίδραση στην αγορά από κάτι τέτοιο;

Υπάρχει η πεποίθηση, ότι στο κοντινό μέλλον ο καθένας θα μπορεί να κατέχει έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή στο σπίτι του και θα κατασκευάζει διάφορα αντικείμενα της αρεσκείας του. Θα πρέπει όμως να γίνει κατανοητό ότι οι τεχνολογίες 3D εκτύπωσης που δύναται να χρησιμοποιηθούν σε μία κατοικία είναι περιορισμένες και επιπλέον απαιτούνται βασικές γνώσεις σχεδίασης και μοντελοποίησης. Επίσης, οι πιο εξελιγμένες τεχνικές 3D εκτύπωσης θεωρούνται προς το παρόν απαγορευτικές, λόγω του μεγάλου κόστους, των προδιαγραφών ασφαλείας αλλά και των εξειδικευμένων γνώσεων που είναι απαραίτητες για την εύρυθμη λειτουργία τους.

Αποτελέσματα παρακολούθησης 3D εκτύπωσης την ώρα της κατεργασίας

Η 3D εκτύπωση θεωρείται, εδώ και αρκετά χρόνια, ως «η επόμενη επανάσταση», αυτό που έρχεται για να κάνει ένα μεγάλο «disrupt» σε κάθε κλάδο. Θα λέγατε πως βλέπουμε σήμερα κάτι τέτοιο; Και, εάν όχι, γιατί;

H αρχική χρήση της 3D εκτύπωσης σχετίζονταν με την εννοιολογική και λειτουργική κατασκευή εξαρτημάτων, τα οποία χρησιμοποιούνταν κυρίως ως εργαλεία προτυποποίησης με στόχο την κατανόηση της σχεδιαστικής ιδέας και τη μείωση των βημάτων της διαδικασίας παραγωγής. Ωστόσο, από την αρχική εμφάνισή τους, οι τεχνολογίες 3D εκτύπωσης έχουν βελτιωθεί ριζικά, παρέχοντας σήμερα ένα εύρος νέων διαδικασιών, υλικών και εφαρμογών. Με την κατάλληλη έρευνα στο κομμάτι των τεχνικών 3D εκτύπωσης, θα είναι δυνατό να καταστούν οι τεχνολογίες 3D εκτύπωσης οι πλέον κατάλληλες για συγκεκριμένες εφαρμογές σε διάφορους κλάδους της βιομηχανίας.

Ανακατασκευή νέφους σημείων και 3D εκτύπωσή του

Γενικότερα, ποιο θα είναι, κατά τη γνώμη σας, το μέλλον της 3D εκτύπωσης; Τι θα πρέπει να περιμένουμε από τον συγκεκριμένο τομέα και ποιοι οι δικοί σας, επόμενοι στόχοι, ως Q3D;

Το μέλλον των τεχνολογιών 3D εκτύπωσης φαίνεται να οδεύει προς την καθιέρωση της τεχνολογίας στη βιομηχανία για την ταχεία προτυποποίηση εξαρτημάτων, την κατασκευή πολύπλοκων γεωμετρικά αντικειμένων αλλά και την εξατομικευμένη δημιουργία προϊόντων. Οι επόμενοι στόχοι του Q3D, είναι η δημιουργία μίας πλατφόρμας για την εξασφάλιση της ποιότητας εξαρτημάτων που θα κατασκευάζονται με τεχνικές 3D εκτύπωσης. Επίσης, το έργο Q3D αποτελεί έναν από τους βασικούς πυλώνες του νέου εργαστηρίου προσθετικής κατεργασίας που έχει δημιουργηθεί στο ΕΚΕΤΑ. Η μονάδα προσθετικής κατεργασίας (Additive Manufacturing Unit) του ΕΚΕΤΑ αποτελεί ένα από τα πιο σύγχρονα εργαστήρια 3D εκτύπωσης στην Ελλάδα. Περιλαμβάνει μία πληθώρα 3D εκτυπωτών και εργαστηριακού εξοπλισμού, προσφέροντας υπηρεσίες ταχείας προτυποποίησης, βιομηχανικού σχεδιασμού, ποιοτικού ελέγχου και 3D εκτύπωσης πολύπλοκων εξαρτημάτων σε ένα ευρύ φάσμα υλικών.