τρισδιάστατοι εκτυπωτές Λειτουργία και χρήση

τρισδιάστατοι εκτυπωτές Λειτουργία και χρήση Φοιτήτρια: Ιορδανίδου Δέσποινα Σύμβουλος καθηγητής: Δημήτριος Ζευγώλης ΓΤΠ61 Πληροφορική - Πολυμέσα 10-4-2011 ΕΑΠ 2010-2011

Εισαγωγή Προβολή video: (1.02'') http://www.youtube.com/watch?v=sfpsxx0szgy 2

Tι είναι η τρισδιάστατη εκτύπωση; Μαγικό; Η τρισδιάστατη εκτύπωση (3D-Printing) είναι η «εκτύπωση» - κατασκευή ενός τρισδιάστατου φυσικού πρωτοτύπου. Πραγματοποιείται με την αποστολή ενός ψηφιακού αρχείου CAD, σε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή με παρόμοιο τρόπο όπως εκτυπώνεται ένα έγγραφο σε έναν εκτυπωτή inkjet ή laser. Η διαφορά είναι ότι το «μελάνι» σε ένα 3D εκτυπωτή είναι ένα υλικό που έχει κατατεθεί διαδοχικά, σε λεπτές στρώσεις μέχρι που ένα στερεό αντικείμενο αναδύεται (κατασκευάζεται). Η παρεχόμενη τεχνολογία αποτελεί εξέλιξη των μηχανών και τεχνολογιών RP (Rapid Prototyping) που αναπτύχθηκαν από την ανάγκη «εκτύπωσης» (κατασκευής) των ψηφιακών δεδομένων CAD. «Ταχεία», δε σημαίνει στιγμιαία. Χρόνος κατασκευής από 3-72 ώρες. Η ψηφιακή κατασκευή πραγματοποιείται με προσθήκη υλικού αντίθετα με την αναλογική που πραγματοποιείται με αφαίρεση υλικού. 3

«Εκτυπωμένα» μοντέλα από 3D εκτυπωτές 4

Η αναγκαιότητα κατασκευής (3d εκτύπωσης) ενός τρισδιάστατου μοντέλου διευκολύνει την επικοινωνία των συντελεστών της παραγωγής ελέγχεται η λειτουργικότητα και τα επιμέρους χαρακτηριστικά (η μορφή ακολουθεί τη λειτουργικότητα), εντοπίζονται λάθη και αστοχίες, που οδηγούν σε πιθανό επανασχεδιασμό και επανεκτύπωση σε σύντομο χρόνο. Κατασκευάζονται εργαλεία ακριβείας (Rapid Tooling) (καλούπια και μήτρες) Η ταχεία κατασκευή εργαλείων με τη χρήση τρισδιάστατης εκτύπωσης: εκτιμάται ότι θα μειώσει το κόστος και το χρόνο κατασκευής τους έως 75%. 5

Τεχνικές τρισδιάστατης εκτύπωσης (τεχνολογίες RP) Οι τεχνικές και οι μέθοδοι που αναπτύχθηκαν για την ταχεία προτυποποίηση RP χρησιμοποιήθηκαν αποκλειστικά στη βιομηχανία αυτοκινήτων και αεροπλάνων (κόστος ενός συστήματος RP περίπου 500.000 δολάρια), κάθε μία από τις οποίες έχει ιδιαίτερα πλεονεκτήματα: (υλικά, ποιότητα, ταχύτητα, δυνατότητα χρήσης χρώματος) 1. στερεολιθογραφία - STL (stereolithography) 2. SGC -Solid Ground Curing (μία παραλλαγή της στερεολιθογραφίας) 3. SLS (selective laser sintering), επιλεκτική σύντηξη με χρήση ακτίνων laser 4. LOM (Laminated Object Manufacturing), με συγκόλληση λεπτών φύλων υλικού 5. MDF (Fused Deposition Modeling), την κατασκευή μοντέλων μέσω εναπόθεσης/σύντηξης διαδοχικών στρώσεων 6. 3D ink-jet printing, την τεχνική τρισδιάστατης εκτύπωσης ink-jet 7. DLP (digital light processing), ψηφιακή επεξεργασία φωτός (κάθε διατομή εκτίθεται σε ένα προβολέα Dlp ) 8. EBM (Electron beam melting), μέθοδο τήξεως με δέσμη ηλεκτρονίων (σε κενό) 6

Συνεχής τεχνολογική εξέλιξη τρισδιάστατων εκτυπωτών Για να γίνει προσιτή αυτή η τεχνολογία και από άλλους τομείς της βιομηχανικής παραγωγής, οι εταιρείες εξέλιξαν τις υπάρχουσες τεχνολογίες (χρήση υλικών, ταχύτητα, ποιότητα και ακρίβεια κατασκευής πρωτοτύπου, δυνατότητα χρήσης τους σε περιβάλλον γραφείου, τη φιλικότητα στο περιβάλλον), προσφέροντας συστήματα τρισδιάστατων εκτυπωτών. Η τεχνολογία των προσφερόμενων 3D εκτυπωτών βασίστηκε αρχικά σε μεθόδους και τεχνικές της RP και παραλλαγές αυτών. Ο ανταγωνισμός των εταιρειών κατασκευής συστημάτων τρισδιάστατης εκτύπωσης (ταχείας πρωτοτυποποίησης RP) για τη δημιουργία 3D εκτυπωτών με χαμηλότερο κόστος αγοράς, είχε ως αποτέλεσμα την εξέλιξη της τεχνολογίας, των τεχνικών και των μεθόδων της τρισδιάστατης εκτύπωσης. 7

Aνταγωνισμός των μοντέλων 3D εκτυπωτών σε: Αρχικά, δημιουργήθηκαν συστήματα ταχείας προτυποποίησης - 3D εκτυπωτών με κόστος κτήσης 100.000 δολάρια, τιμή που ήδη έχει μειωθεί (παρέχονται ήδη 3D εκτυπωτές με κόστος κτήσης 20.000-30.000 δολάρια, που είναι προσιτοί σε εταιρείες και σε επαγγελματίες). Η παρεχόμενη τεχνολογία θα είναι προσιτή σε όλους όταν μειωθεί περίπου στα 1000 δολάρια. (εκτός από τη βιομηχανία, θα προσφέρεται και για την ανάγκη «εξατομικευμένης» παραγωγής εκτύπωσης πρωτοτύπου. ) 3D εκτυπωτές στη βιομηχανία για την ταχεία κατασκευή του πρωτοτύπου RP για την ταχεία κατασκευή εργαλείων (Rapid Tooling) (καλούπια, μήτρες), αλλά για την ταχεία βιομηχανική παραγωγή (Rapid Manufacturing), που είναι η αυτοματοποιημένη παραγωγή προϊόντων κατευθείαν από ψηφιακά δεδομένα CAD (50% ως το 2020) στην «εξατομικευμένη» ανάγκη που ήταν αδύνατη, ή απαιτεί εργασία χειρός με χρήση εργαλείων 8

Τα συστήματα τρισδιάστατης εκτύπωσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν: 1. στη βιομηχανική παραγωγή (Rapid Manufacturing) Η ταχεία παραγωγή (Rapid Manufacturing) όπως έχει γίνει γνωστή η αυτοματοποιημένη παραγωγή έτοιμων προς πώληση προϊόντων, κατευθείαν από ψηφιακά δεδομένα CAD, αποτελεί την πλέον εντυπωσιακή και υποσχόμενη εξέλιξη της Ταχείας προτυποποίησης. Πλεονεκτήματα: αύξηση της ταχύτητας παραγωγής με συνακόλουθη μείωση κόστους και χρόνου. μικροσκοπικός έλεγχος της δομής (επιλογή υλικού, πάχους ανά στρώση) στιβαρότερα τεμάχια (από τις τεχνικές χύτευσης ή σφυρηλάτησης) διευκολύνει την κατασκευή πολύπλοκων μορφών Η προσθετική διαδικασία απαιτεί λιγότερες πρώτες ύλες Μπορούν να παράγουν, αντικείμενα που να απαιτούν λιγότερη συναρμολόγηση. επιτρέπει την παραμετροποίηση Επιτρέπει τη δημιουργία προϊόντων με ειδικά χαρακτηριστικά 9

Εφαρμογές της 3D εκτύπωσης στη βιομηχανική παραγωγή Το φωτιστικό Ντάλια, χωρίς καμία ραφή, «τυπώνεται» από την εταιρεία Freedom of Choice Μεγαλύτερη ποικιλία προϊόντων «τυπώνει» η ολλανδική Freedom of Creation. (φουτουριστικά φωτιστικά, θήκες για το iphone της Apple, βαζάκια για κρέμες της L'Oreal και κοσμήματα και τσάντες που πουλάει στο δικτυακό τόπο της. 10

2. στην «εξατομικευμένη» ανάγκη τρισδιάστατης εκτύπωσης Διαφήμιση Αρχαιολογία Αρχιτεκτονική Τέχνη 11

2. «εξατομικευμένη» τρισδιάστατη εκτύπωση Μηχανολογία Gaming & Animation Βιομηχανικός σχεδιασμός Ιατρική 12

2. στην «εξατομικευμένη» ανάγκη τρισδιάστατης εκτύπωσης Μοντελισμό Ναυπηγική Αυτόματη πρωτοτυποποίηση Επιστήμη και εκπαίδευση 13

Διαδικασία τρισδιάστατης εκτύπωσης (κοινή σε όλες τις μεθόδους): Ανεξάρτητα από τη μέθοδο και τη τεχνολογία που χρησιμοποιεί ένας τρισδιάσταος εκτυπωτής η κατασκευή του μοντέλου πραγματοποιείται σε πέντε στάδια: 1. Δημιουργία ψηφιακού μοντέλου CAD του σχεδίου ή του σκαναρισμένου αντικειμένου. (αντίστροφη μηχανολογία) 2. Μετατροπή του μοντέλου CAD σε format STL (στερεολιθογραφικό) 3. «Τεμαχισμό» με τη χρήση κατάλληλου λογισμικού, του αρχείου STL σε λεπτές «διατομές» ελάχιστου πάχους. 4. Κατασκευή του αντικειμένου με τη διαδοχική αλληλεπίθεση των διατομών 5. Καθαρισμό και τελικό φινίρισμα του μοντέλου. 14

2. Μετατροπή του μοντέλου CAD σε format STL (πρότυπο προτυποποίησης) Οι εκδόσεις του λογισμικού CAD, χρησιμοποιούν διαφορετικούς αλγορίθμους για την αναπαράσταση στερεών (τρισδιάστατων) αντικειμένων. (έρευνα επιστημόνων) Το format STL αναπαριστά μια τρισδιάστατη επιφάνεια ως ένα σύνολο στοιχειωδών επίπεδων τριγώνων, που δεν μπορούν να αναπαραστήσουν καμπύλες επιφάνειες, παρά μόνο κατά προσέγγιση. όσο αυξάνονται τα τρίγωνα, αυξάνεται το μέγεθος και η πολυπλοκότητας του αρχείου. προσεγγίζονται από τρίγωνα). Μεγαλύτερος χρόνος επεξεργασίας και κατασκευής. Ανοχή Ψηφιδοποίησης Ζητούμενο η εξισορρόπηση στη δημιουργία του STL αρχείου (σφάλμα τεμαχισμού, φαινόμενο κλίμακας) 15

3. «Τεμαχισμός» του STL, με τη χρήση λογισμικού σε λεπτές «διατομές» Το λογισμικό του προγράμματος διαιρεί («τεμαχίζει») το ψηφιακό μοντέλο σε έναν αριθμό λεπτών εγκάρσιων διατομών (πάχους 0,01 έως 0,7 mm, ανάλογα με την τεχνική εκτύπωσης), ενώ μπορεί να δημιουργήσει και μια βοηθητική δομή, για τη στήριξη του πρωτοτύπου Επιτρέπουν τη ρύθμιση του μεγέθους, της θέσης και τον προσανατολισμού Στη συντεταγμένη Ζ (κατακόρυφη) τα αντικείμενα τείνουν να είναι λιγότερο ακριβή και όχι τόσο στιβαρά, απ' ότι στο επίπεδο χ,γ. (μικρότερη διάσταση) 16

MDF, εναπόθεση/σύντηξη διαδοχικών στρώσεων Ίνες θερμού πλαστικού υλικού εξέρχονται από μια κεφαλή η οποία κινείται στο επίπεδο x-ψ. Η κεφαλή εναποθέτει λεπτές στρώσεις του πλαστικού πάνω σε μια βάση διαγράφοντας την πρώτη διατομή H βάση βρίσκεται σε χαμηλότερη θερμοκρασία, το υλικό στερεοποιείται γρήγορα. Η βάση κατέρχεται και η κεφαλή εναποθέτει το δεύτερο στρώμα πάνω στο πρώτο. video: video: http://www.youtube.com/watch?v=fy4kot7-vwk 17

MDF, εναπόθεση/σύντηξη διαδοχικών στρώσεων 1 4 2 5 3 6 video: http://www.youtube.com/watch?v=0ppvajwq6qm 18

SLS (selective laser sintering), επιλεκτική σύντηξη με χρήση ακτίνων laser Το υλικό σε μορφή σκόνης απλώνεται από κύλινδρος στο πάχος της διατομής. Μια ακτίνα laser κινείται κατά το σχήμα της διατομής λιώνει και στερεοποιεί διάφορα υλικά που βρίσκονται σε μορφή σκόνης. Η περίσσια σκόνη λειτουργεί ως υποστήριγμα. video: http://www.youtube.com/watch?v=sfpsxx0szgy 19

ALARIS30 της OBJET Τα υλικά που είναι και με τη μορφή gel. Το τελικό αποτέλεσμα είναι αδιαφανές λευκό, με εξαιρετικά λείες επιφάνειες και πολύ μικρές λεπτομέρειες. Tο gel αφαιρείται πολύ εύκολα με νερό 4 διαφορετικά χρώματα επιλογής video: http://www.youtube.com/watch?v=g2wbm_lyteo 20

ALARIS30 της OBJET Κεφαλή laser κινούμενη στους άξονες χ,ψ διαγράφει το σχήμα της διατομής, φωτίζοντας και στερεοποιώντας τις αντίστοιχες περιοχές του στρώματος του πολυμερούς. «φούρνος» υπεριωδών ακτίνων για τη τελική σκλήρυνση. απομακρύνεται από το δοχείο, πλένεται, αφαιρούνται τα τυχόν στηρίγματα του. video: http://www.youtube.com/watch?v=g2wbm_lyteo 21

CONNEX 500 της OBJET Το απόλυτο εργαλείο για ταχεία πρωτοτυποποίηση. Η ταχύτητα εκτύπωσης είναι ασυναγώνιστη Σε συνδυασμό με το μεγάλο τραπέζι του εκτυπωτή (tray size) και την τεχνολογία PolyJet μπορεί να χρησιμοποιήσει ταυτόχρονα δύο (2) διαφορετικά υλικά για την κατασκευή των μοντέλων. Πάχος Στρώματος 16μm (High Quality) 30μm (Digital Material) Ταχύτητα έως 12 επίπεδα/λεπτό Ανάλυση 600 x 600 x 1600 dpi Κεφαλές 8 Συνδυάζοντας διαφορετικά υλικά, παρέχεται η δυνατότητα για δημιουργία νέων υλικών -ψηφιακών υλικών (Digital Materials)- με νέες μηχανικές ιδιότητες και νέα χρώματα. Ένα τρισδιάστατο μοντέλο μπορεί να αποτελείται από δύο (2) βασικά υλικά και χρώματα καθώς και συνδυασμούς αυτών. video: http://www.youtube.com/watch?v=apzlk8rjiqs 22

Τεχνολογία Polyjet Matrix Η Objet Geometries Ltd. με την τεχνολογία PolyJet Matrix που χρησιμοποιούν οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές της σειράς Connex, μπορούν να συνδυαστούν δύο διαφορετικά υλικά οποιουδήποτε χρώματος και σκληρότητας και να δημιουργηθούν νέα υλικά με νέες μηχανικές ιδιότητες και αποχρώσεις. (ψηφιακά υλικά- Digital Materials) 23

CONNEX 500 της OBJET video: http://www.youtube.com/watch?v=apzlk8rjiqs 24

Ζ CORPORATION 650 (τεχνολογία 3D ink-jet printing -από ΜΙΤ) χρωματική απόδοση 390,000 χρωμάτων (5 διαφορετικά δοχεία, και μαύρο) Ανάλυση εκτύπωσης 600 x 540 dpi Μέγεθος εκτύπωσης 254x381x203 mm Επίπεδο εκτύπωσης 0.089mm - 0,102mm Ταχύτητα εκτύπωσης 28 mm/ώρα Υλικά σε σκόνη: 1. με βάση αμύλου (δεν παράγει στιβαρά αντικείμενα) 2. κεραμική σκόνη. Ιδανικός για περιβάλλον γραφείου, με δυνατότητα σύνδεσης σε δίκτυο. video: http://www.youtube.com/watch?v=vwmrewrfn7a 25

Ζ CORPORATION 650 Το δοχείο περιέχει το υλικό σε μορφή σκόνης. Η κεφαλή inkjet ψεκάζει επιλεκτικά ένα συγκολλητικό υγρό το οποίο στερεοποιεί τη σκόνη διαγράφοντας το επιθυμητό σχήμα της διατομής. Η περίσσια σκόνης λειτουργεί ως υποστήριγμα του αντικειμένου. video: 26

Ζ CORPORATION 650 video: 27

Έρευνες και πειραματισμοί η ΝΑSΑ πειραματίζεται για την κατασκευή γαντιών και άλλων τμημάτων διαστημικών στολών, τα οποία θα ταιριάζουν απόλυτα στις σωματικές αναλογίες και διαστάσεις του αστροναύτη που θα τα φορέσει. Ο Αμερικανικός Στρατός μελετά την κατασκευή κινητών μονάδων τοποθετημένων σε φορτηγά, οι οποίες θα μπορούν να συνοδεύουν τεθωρακισμένα και άλλα οχήματα στο πεδίο της μάχης και να κατασκευάζουν επιτόπου ανταλλακτικά, με βάση ψηφιακά αρχεία ή το επιτόπου σκανάρισμα των αντικειμένων. Ο ιταλός εφευρέτης, ο Ενρίκο Ντίνι, εφηύρε έναν πελώριο εκτυπωτή τριών διαστάσεων (3-D), με την ονομασία D-Shape, ο οποίος μπορεί να «εκτυπώνει» ολόκληρα κτίρια χρησιμοποιώντας ως «μελάνη» ένα μίγμα άμμου και μιας ανόργανης συγκολλητικής ουσίας. 28

Έρευνες και πειραματισμοί Το τεράστιο εκτυπωτικό μηχάνημα διαθέτει εκατοντάδες ακροφύσια (στόμια), από όπου αρχικά ψεκάζεται ένα λεπτό στρώμα άμμου και, σε επόμενο στάδιο, ένα στρώμα συνδετικού υλικού που βασίζεται στο μαγνήσιο. Η συγκολλητική ουσία μετατρέπει την άμμο σε στερεή πέτρα, η οποία σιγά-σιγά, στρώμα πάνω σε άλλο στρώμα, δημιουργεί τελικά ένα κτίριο. To εκτυπωμένο υλικό μοιάζει με μάρμαρο, είναι πιο ισχυρό από σκυρόδεμα και δεν χρειάζεται ενίσχυση με σίδηρο. Πειραματίζεται σε εξωγήινες κατασκευές (από σεληνιακή σκόνη) 29

Ένα φλάουτο φτιαγμένο από 3d εκτυπωτή Ο Amit Zoran του MIT Media Lab κατάφερε να «εκτυπώσει» ένα πλήρες λειτουργικό φλάουτο με τον 3D printer του. Ο εκτυπωτής που ανέλαβε το έργο είναι το μοντέλο Objet Connex 500 και το όλο θέμα πήρε στον εκτυπωτή 15 ώρες λειτουργίας για να το ολοκληρώσει. αναμένεται και η 3D εκτύπωση αυτοκινήτου Ο Jim Kor αναπτύσσει ένα ηλεκτρικό-υβριδικό όχημα που ονομάζεται Urbee. Προς το παρόν είναι τυπωμένο το μοντέλο. Στην συνέχεια, αναμένεται και η 3D εκτύπωση του αυτοκινήτου video: http://www.youtube.com/watch?v=jlq5r84tlvw 30

3d εκτύπωση από βιολογικό υλικό Οι επιστήμονες στο Cornell University της Νέας Υόρκης κατάφεραν, με την βοήθεια ενός 3D εκτυπωτή, να τυπώσουν ιστούς κατασκευασμένους από βιολογικό υλικό. Σύμφωνα με τον Hod Lipson, σε λίγα χρόνια θα μπορούμε να αποθηκεύουμε ένα αντίγραφο του οργανισμού μας και όποτε κάποιο όργανο τραυματίζεται ή καταστρέφεται, θα μπορούμε απλά να το αντικαθιστούμε με ένα καινούριο που μόλις θα έχουμε τυπώσει. Ανάλογες έρευνες πραγματοποιούνται στο Πανεπιστήμιο του Μιζούρι Στο ετήσιο συνέδριο της AAAS στις 21/2/2011 παρουσιάστηκε η πρώτη εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας. Εκεί, τυπώθηκε ένα.. αυτί! Σήμερα εκτυπώνονται εξατομικευμένα προσθετικά μέλη από τιτάνιο video: http://www.youtube.com/watch?v=yonixcc0dw8, http://www.youtube.com/watch?v=80dhblehdzk http://www.youtube.com/watch?v=rvh-eya3fdo 31

3d εκτύπωση ποδήλατου Οι επιστήμονες, της εταιρίας EADS στο Μπρίστολ, σχεδίασαν και εκτύπωσαν ένα ποδήλατο σε τρισδιάστατο εκτυπωτή με εξατομικευμένες προδιαγραφές. Η όλη καινοτόμα διαδικασία αποκαλείται «μεταποίηση προσθετικών στρωμάτων» και το πρώτο τυπωμένο ποδήλατο πήρε την ονομασία «Airbike». Ο τρισδιάστατος εκτυπωτής, εκτός από σκόνη νάιλον, μπορεί να δεχτεί ως πρώτη ύλη άλλου είδους πλαστικό, ενισχυμένο με άνθρακα, ή μέταλλο, όπως το τιτάνιο, ο χάλυβας και το αλουμίνιο. Η πρωτοποριακή μέθοδος χρησιμοποιεί περίπου το ένα δέκατο των υλικών που θα χρειαζόταν ένα συμβατικό ποδήλατο, κάνοντας έτσι σημαντική εξοικονόμηση πρώτων υλών. video: http://www.youtube.com/watch?v=hmxjlpu2bvy 32

και εκτύπωση φαγητού... Στο ΜΙΤ επεξεργάζεται project που ακούει στο όνομα «Cornucopia». Το «Cornucopia» δεν είναι άλλο παρά ένας 3D εκτυπωτής που στα cartridges του περιέχει δομικά στοιχεία τροφών. Οι κεφαλές του παγώνουν ή ζεσταίνουν τα στοιχεία αυτά ώστε ταυτόχρονα με την δημιουργία να γίνεται και μαγείρεμα. Με το κουμπί «εκτύπωση» (ή απλά Ctrl-P) και θα μπορούμε να απολαμβάνουμε περίφημες συνταγές! Έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή φαγητών αναπτύσσουν και στο πανεπιστημίου Κορνέλ, στο πρόγραμμα Fab@ home. Αρκεί να βάλει κανείς μέσα στον εκτυπωτήφούρνο τις πρώτες ύλες για το μαγείρεμα (αντί για μελάνι!), να «φορτώσει» την κατάλληλη συνταγήεφαρμογή (FabApp) και το μηχάνημα θα αναλάβει να κάνει το μαγείρεμα και να «τυπώσει» το φαγητό στην ώρα του. Το λογισμικό θα επιτρέπει στον χρήστη να ρυθμίζει κατά βούληση τη γεύση του φαγητού και άλλες ιδιότητές του. 33

προοπτικές Αναμένεται αύξηση των τρισδιάστατων εκτυπώσεων στο μέλλον καθώς τα μηχανήματα θα γίνονται όλο και πιο γρήγορα με τη χρήση ισχυρότερων υπολογιστών, σύνθετου λογισμικού και βελτιωμένων συστημάτων ελέγχου και υλικών. Θα γίνουν βελτιώσεις στα οπτικά των laser και των μηχανισμών που κινούν τις κεφαλές εκτύπωσης και θα επιτρέψουν την αύξηση της ακρίβειας (η οποία φθάνει σήμερα τα 0,08 mm στους άξονες χ,γ αλλά είναι μικρότερη στον άξονα Ζ) Βελτίωση του φινιρίσματος των επιφανειών των κατασκευαζόμενων αντικειμένων. Σημαντική αύξηση των προϊόντων αναμένεται επίσης καθώς όλο και περισσότερα υλικά (κεραμικά, σύνθετα και ιδίως μέταλλα) θα γίνονται διαθέσιμα σε μορφή τέτοια ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τα μηχανήματα. φανταστείτε... 34

φανταστείτε... στον τομέα των ανταλλακτικών οχημάτων.. Οι κατασκευαστές θα μπορούν να κατασκευάζουν ανταλλακτικά γρήγορα και ondemand. εκτύπωση μικρής ποσότητας αλλά και παλαιότερων (δυσεύρετων) εξαρτήματων προϊόντα κατά παραγγελία (πχ. κράνος απόλυτα προσαρμοσμένο κατ' άτομο) customizing μιας μεγάλης ποικιλίας συσκευών, αντικειμένων προσωπικής χρήσης, παιχνιδιών ή προϊόντων για χομπίστες. ένα ωραίο παιχνίδι. ένα ωραίο παιχνίδι διατίθεται σε κάποιο eshop, που προϋποθέτει αναμονή μέχρι να σας αποσταλεί με κάποια μεταφορική εταιρία. Με τη χρήση του 3D εκτυπωτή θα κατεβάζετε το ειδικό αρχείο του προϊόντος και ο εκτυπωτής σας θα το δημιουργεί μέσα σε λίγα λεπτά στο σπίτι σας. 35

τρισδιάστατοι εκτυπωτές ανοιχτού «κώδικα» («ανοιχτού υλικού») Ένα πολύ αξιόλογο έργο ανάπτυξης ενός τρισδιάστατου εκτυπωτή ανοιχτού «κώδικα» είναι το RepRap του οποίου ο βασικός στόχος είναι η δημιουργία μιας συσκευής που να μπορεί να αναπαράγει τον εαυτό της. Ο τρισδιάστατος εκτυπωτής είναι ένα μηχάνημα που μπορεί να δημιουργήσει αντικείμενα σε τρεις διαστάσεις από κάποιο υλικό που έχει την δυνατότητα να λιώνει ώστε να μπορεί να πάρει μετά την ψύξη του ένα άλλο σχήμα. Το σημαντικό είναι ότι ο εκτυπωτής αυτός έχει εξαρτήματα από πλαστικό που μπορεί ο ίδιος να αναπαράγει ώστε να κατασκευαστεί και δεύτερος. Ο τρισδιάστατος εκτυπωτής είναι ένα έργο που βασίζεται στις αρχές του ΕΛ/ΛΑΚ. Όλα είναι διαθέσιμα/ανοικτά. Τα μηχανολογικά σχέδια, τα ηλεκτρονικά σχέδια και ο κώδικας που εκτελείται από τους μικροελεγκτές. περισσότερα στο http://reprap.org Κόστος κτήσης 500 ευρώ!! video: http://www.youtube.com/watch?v=fub1wgiafhg http://www.youtube.com/watch?v=g8sewj2lyf4 36

τρισδιάστατοι εκτυπωτές ανοιχτού «κώδικα» («ανοιχτού υλικού») Επίσης, προσφέρεται και άλλος τρισδιάστατος εκτυπωτής ο Cupcake CNC. Το λογισμικό και τα σχέδια του εκτυπωτή είναι όλα διαθέσιμα στην αγορά ως open source πράγμα που σημαίνει ότι μπορείτε όχι μόνο να φτιάξτε ένα μόνοι σας αλλά και να το εξελίξετε. Το κόστος της deluxe έκδοσης αυτής της συσκευής είναι στα 950$ (περίπου 650 ευρώ) (oι πλέον φθηνές συσκευές κλειστού κώδικα κοστίζουν γύρω στα 19000 δολάρια). 37

παρεχόμενες υπηρεσίες από εταιρείες: (on-demand) Η LGM χρειάζεται μία ημέρα για να φτιάξει μία αρχιτεκτονική μακέτα, η οποία τιμάται 2.000 ευρώ. (αντί 100.000 με χειροποίητη (αναλογική) διαδικασία) Εταιρείες κατασκευάζουν πρόσθετα μέλη επί παραγγελία (δόντια, γέφυρες οδοντιατρικές) Η εταιρεία i.materialise κατασκεύασε σκόνη καθαρού τιτανίου και παράγει μία εκτενή ποικιλία αντικειμένων, κατασκευασμένα με μεγάλη ακρίβεια. Η εταιρεία δέχεται παραγγελίες, κατασκευάζει τα αντικείμενα και τα στέλνει στον πελάτη. Ένα αντικείμενο 2x2x4cm κοστίζει περίπου 124 δολάρια ενώ ένα μεγαλύτερο κοστίζει 192 δολάρια. στην Ελλάδα: (ενδεικτικά) http://www.archimodels.gr/3dprinting.html http://3dps.net/index.php/el/categories/68-architecture με χρέωση περίπου 60ευρώ/ώρα κατασκευής του μοντέλου 38

Συμπεράσματα Με ταυτόχρονη προβολή video: (2.10'') http://www.youtube.com/watch?v=opgrfbhhlsm 39

συμπεράσματα H τρισδιάστατη εκτύπωση (3D-Printing) υπόσχεται να αλλάξει με απροσδόκητους τρόπους την οικονομία και την καθημερινή ζωή. Η ανάπτυξη της λεγόμενης παραγωγής από απόσταση (On-demand) (Distance Manufacturing On-demand), η οποία συνδυάζει τις τεχνικές ταχείας παραγωγής με το internet, επιτρέπει τόσο την αποστολή ψηφιακών αρχείων προς τις κατασκευάστριες εταιρείες για άμεση παραγωγή, όσο και την προμήθεια/αγορά έτοιμων ψηφιακών σχεδίων για παραγωγή από τους ενδιαφερόμενους. Οι ΗΠΑ θεωρούνται επικεφαλής στον τομέα της τρισδιάστατης εκτύπωσης, αλλά και η Γερμανία, η Ιαπωνία και το Ισραήλ έχουν πραγματοποιήσει αξιοσημείωτη πρόοδο, ενώ αναμένεται πως η τεχνολογία θα βρει σημαντική ανταπόκριση και σε λιγότερο ανεπτυγμένες τεχνολογικά χώρες. 40

συμπεράσματα Η τρισδιάστατη εκτύπωση δεν χρησιμοποιείται αποκλειστικά στις χώρες της δύσης, ήδη πολλές κινεζικές εταιρείες παραγωγής εισάγουν την νέα τεχνολογία στον τομέα της παραγωγής τους. Ωστόσο η χρήση της τεχνολογίας της τρισδιάστατης εκτύπωσης στον τομέα της παραγωγής από τις χώρες της δύσης, μπορεί να σημαίνει επιστροφή των κέντρων παραγωγής σε αυτές από τα φτηνά κέντρα παραγωγής της Κίνας. Αυτή η πιθανή μετακίνηση θα επηρεάσει όλη την παγκόσμια οικονομία και πολλούς τομείς δραστηριοτήτων, όπως π.χ. των εταιρειών Logistcs. Δεν θα υπάρχει η ανάγκη ύπαρξης αποθηκευτικών χώρων για την τοποθέτηση εμπορευμάτων σε stock. (εκτύπωση σύμφωνα με τη ζήτηση) Στην επιχειρηματικότητα εντοπίζεται ίσως η πιο ενδιαφέρουσα προοπτική. Οι 3D εκτυπωτές θα προσφέρει ένα φτηνότερο και λιγότερο επικίνδυνο δρόμο προς την αγορά. Ένας επιχειρηματίας μπορεί να εκτυπώσει έναν ορισμένο αριθμό προσφερόμενων προϊόντων τα οποία και να δειγματίσει πριν προχωρήσει ή όχι στη μαζική τους παραγωγή. 41

συμπεράσματα Αν και τα πλεονεκτήματα της νέας αυτής προσφερόμενης τεχνολογίας είναι πολλά και σε πολλούς τομείς, ωστόσο εμπεριέχονται ορισμένοι κίνδυνοι. Οι καλές ιδέες μπορούν να αντιγράφονται και να παράγονται σε ταχύς ρυθμούς. Οι μάχες για τα δικαιώματα και την πνευματική ιδιοκτησία αναμένεται να γίνουν εντονότερες. Οι μιμητές θα μπορούν να μεταφέρουν στην αγορά πιο γρήγορα ίσως ένα νέο προϊόν από την εταιρεία ή το άτομο που το έχει εμπνευστεί. Τα ανταγωνιστικά πλεονεκτήματα θα έχουν τη μικρότερη διάρκεια ζωής από ποτέ, αφού θα αντιγράφονται και θα παράγονται σε ελάχιστους χρόνους. 42

συμπεράσματα Αν η εφεύρεση της τυπογραφίας τον 15ο αιώνα από το Γουτεμβέργιο, αποτέλεσε τομή και επαναστατική μέθοδο για την μαζική παραγωγή όμοιων έντυπων αντιτύπων, σήμερα οι εκτυπωτές inkjet και laser παρέχουν την δυνατότητα εξατομικευμένης εκτύπωσης εγγράφων εύκολα, φθηνότερα και άμεσα, σε σχέση με τις προσφερόμενες υπηρεσίες ενός τυπογραφείου. Κατά ανάλογο τρόπο... Η βιομηχανική επανάσταση στα τέλη του 18ου αιώνα άνοιξε το δρόμο για τη μαζική παραγωγή αγαθών. Προϊόντα κάθε είδους, για κάθε ανάγκη και γούστο κατέκλυσαν τις αναδυόµενες αγορές. Η ομοιογένεια των παραγόμενων μαζικών προϊόντων ήταν το κύριο χαρακτηριστικό. Σήμερα, με την παρεχόμενη νέα τεχνολογία της τρισδιάστατης εκτύπωσης το προϊόν αποκτά καθολικότητα στη φυσιογνωμία του, αλλά εξατομικεύει τις καταναλωτικές ανάγκες και ενθαρρύνει την απόκτηση αντικειμένων τη στιγμή της επιθυμίας (αποκτάμε ό,τι θέλουμε, όπως το θέλουμε και όταν το θελήσουμε). Σχέση διαρκούς και στιγμιαίας ικανοποίησης αναγκών ή επιθυμιών. 43

συμπεράσματα Μια νέα βιομηχανική επανάσταση έχει ήδη αρχίσει! 44

βιβλιογραφία αναφορές http://www.tovima.gr/science/article/?aid=355993 http://www.cadlab.tuc.gr/courses/prodev/rp.pdf http://news.ert.gr/el/epistimi/eidiseis/36296-trisdiastatos-ektypotis-typonei-oloklira-ktiria, ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ, 07 05 2010 http://www.youtube.com/watch?v=ozersh_44ng www.livepedia.gr/content-providers/periskopio/32473d-printing.pdf http://www.tex.unipi.gr/undergraduate/notes/eid_kef_syg_tech/ekstp9.pdf http://www.vrecossis.gr/categories.asp?catid=425 http://www.zcorp.com/en/products/3d-printers/zprinter-450/spage.aspx http://www.pv-e.com/news/z450/zprinter450.htm http://www.anima.gr/ http://www.qcontrol.gr/2011-01-27-11-16-11/3d-printers http://www.mgxbymaterialise.com/ http://pc-news.gr/home/allpc-newsarticles/363-freehardware.html http://reprap.org http://sourceforge.net/projects/reprap/ http://www.we-magazine.net/we-volume-02/the-emergence-of-open-design-and-open-manufacturing/ http://www.dimensionprinting.com/3d-printers/3d-printing-uprint-video.aspx http://www.ellak.gr/index.php?option=com_content&task=view&id=7025 http://www.archimodels.gr/3dprinting.html http://www.3dps.net/index.php/el/services http://medgreece.gr/2008/reprap-η-μηχανή-που-αναπαράγει-τον-εαυτό-της http://www.liolios-bikes.gr/cnc_και_χειροποίητο http://printin3d.com/resources/success-stories http://www.youtube.com/watch?v=jkcwws84ucy&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=hdzooqqdwgg&feature=related 45