Τρισδιάστατες ευέλικτες εκτυπώσεις αντί κατασκευών

13 Μαϊου 2011
Posted in Επικαιρότητα

Στις συμβατικές κατασκευές, οι εργάτες χτίζουν ενώνοντας κομμάτι κομμάτι τούβλα, δοκούς, τσιμεντένιες κολόνες, τζάμια και άλλα δομικά υλικά. Η Νέρι Όξμαν, αρχιτέκτονας και καθηγήτρια στο ΜΙΤ, εκτυπώνει κτίρια με δομικά υλικά αντί για μελάνι.

Η Όξμαν δοκιμάζει έναν νέο τρόπο σχεδιασμού, ο οποίος βασίζεται στην ευκολία που προσφέρει η εκτύπωση. Εάν πετύχει, η προσέγγισή της μπορεί να οδηγήσει σε σχέδια που είναι αδύνατα με βάση τις σημερινές μεθόδους κατασκευής.

Οι σημερινοί τρισδιάστατοι εκτυπωτές χτίζουν κατασκευές σε στρώσεις. Μέχρι στιγμής οι μηχανές αυτές έχουν χρησιμοποιηθεί για να φτιάχνουν πλαστικά μοντέλα με πολλές λεπτομέρειες. Ομως σταδιακά βελτιώνονται και αποκτούν τη δυνατότητα να χρησιμοποιούν πιο ανθεκτικά υλικά, όπως μέταλλα.

Η Όξμαν επιχειρεί να αυξήσει τις δυνατότητες των μηχανημάτων. Για παράδειγμα, θέλει να μπορούν να αλλάζουν την ελαστικότητα των πολυμερών ή την πυκνότητα του μπετόν καθώς τυπώνονται. Επίσης, τοποθετεί κεφαλές εκτύπωσης σε ευέλικτα ρομποτικά χέρια που έχουν μεγαλύτερη ελευθερία κίνησης από τους εκτυπωτές.

Η αρχιτέκτονας φτιάχνει ένα ειδικό λογισμικό για να υλοποιήσει τα σχέδιά της. Καταχωρίζει δεδομένα σχετικά με τις φυσικές πιέσεις που δέχεται μια κατασκευή, μαζί με σχεδιαστικούς περιορισμούς όπως το μέγεθος, το γενικό σχήμα και φυσικός φωτισμός ενός κτιρίου. Με βάση αυτές τις πληροφορίες, το λογισμικό χρησιμοποιεί αλγόριθμους για να καθορίσει το πώς οι ιδιότητες των υλικών πρέπει να τροποποιηθούν στην κατασκευή. Επειτα εκτυπώνει μικρά μοντέλα με βάση αυτές τις προδιαγραφές.

Τα πρώτα αποτελέσματα της δουλειάς της είναι τόσο καλαίσθητα και ενδιαφέροντα, που εκτέθηκαν στο Μουσείο Μοντέρνας Τέχνης της Νέας Υόρκης και στο Επιστημονικό Μουσείο της Βοστόνης. Ενα παράδειγμα, το οποίο αποκαλείται «Το Κτήνος», είναι μία καρέκλα, το σχέδιο της οποίας είναι βασισμένο στο σχήμα ενός ανθρώπινου σώματος (του δικού της) και στους υπολογισμούς που έκανε για τη διανομή του βάρους πάνω σε αυτή. Το τρισδιάστατο μοντέλο που δημιούργησε είναι μία περίπλοκη κατασκευή, μαλακή εκεί όπου χρειάζεται να απαλύνει την πίεση και σκληρή εκεί όπου πρέπει να προσφέρει υποστήριξη.

Η δουλειά της βρίσκεται ακόμα σε πρώιμο στάδιο, όμως δίνει ιδέες για άλλες κατασκευές που μπορούν να βασιστούν σε αυτή τη φιλοσοφία. Ενας τοίχος, για παράδειγμα, μπορεί να εκτυπωθεί σε πολύπλοκα μοτίβα που θα ανταποκρίνονται στις πιέσεις που θα δέχεται από τον άνεμο ή από σεισμούς.

Ο σχεδιασμός του θα μπορεί επίσης να λάβει υπόψη το φυσικό φωτισμό του. Σε κάποια σημεία θα έχει δυνατό, συμπυκνωμένο μπετόν, όμως σε σημεία όπου δεν χρειάζεται ισχυρή υποστήριξη, το μπετόν μπορεί να είναι πορώδες και ελαφρύ, κάνοντας οικονομία στα υλικά και μειώνοντας το συνολικό βάρος της κατασκευής.

Σε αυτές τις περιοχές, θα μπορούσε να εκτυπωθεί μπετόν, τόσο πορώδες που θα επέτρεπε στο φως να το διαπεράσει, ή να συνδυαστεί με άλλα διαφανή υλικά για να πετύχει αυτό το αποτέλεσμα. Τέτοιες κατασκευές θα περιόριζαν την κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος, αυξάνοντας το φυσικό φως μέσα στο κτίριο. Σε ένα τελικό στάδιο θα μπορούσε να εκτυπωθεί πιο αποδοτική μόνωση και εξαερισμός με έναν αντίστοιχο τρόπο. Η κατασκευή μπορεί να είναι όσο πολύπλοκη χρειαστεί από τη στιγμή που η επιπλέον λεπτομέρεια δεν αυξάνει το κόστος εκτύπωσης.

Και άλλοι ερευνητές δουλεύουν πάνω στην εκτύπωση τοίχων και άλλων μεγάλων κατασκευών. Ο Μπέχροκ Κοσνέβις, καθηγητής στο Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνιας, έχει κατασκευάσει ένα σύστημα που μπορεί να ανεγείρει τοίχους από μπετόν, χωρίς τη βοήθεια καλουπιών. Η δουλειά της Όξμαν μπορεί να πάει τη συγκεκριμένη τεχνική ένα στάδιο παραπέρα, προσθέτοντας τη δυνατότητα τροποποίησης της σύστασης του μπετόν και του συνδυασμού του με άλλα υλικά.

Οι πρώτες εφαρμογές της θα γίνουν μάλλον σε σχετικά μικρή κλίμακα, σε καταναλωτικά προϊόντα και ιατρικές συσκευές. Εχει ήδη εφαρμόσει την τεχνική της στο να σχεδιάζει και να εκτυπώνει προστατευτικούς νάρθηκες για ασθενείς με σύνδρομο καρπιαίου σωλήνα.

Η Όξμαν, στα 35 της, εξελίσσει τις τεχνικές της σε συνεργασία με διάφορους ειδικούς, όπως ο Κρεγκ Κάρτερ, καθηγητής του ΜΙΤ που ειδικεύεται στα υλικά. Παρόλο που έχει τις επιφυλάξεις του σχετικά με τον έλεγχο των ιδιοτήτων των υλικών, είναι εντυπωσιασμένος με τις ιδέες της: «Δεν υπάρχει αμφιβολία πως τα αποτελέσματα είναι απίστευτα όμορφα».

Πηγή: ©2011 Technology Review / enet.gr

Διαβάστε επίσης:

• 3D εκτυπωτής θα εκτυπώνει... πόδια!
• Το μελλοντικό γιορταστικό δείπνο θα το «μαγειρέψει»... εκτυπωτής!
• Thing-O-Matic: Ο τρισδιάστατος εκτυπωτής που κατασκευάζει ότι αντικείµενα βλέπει
• Ποδήλατο απευθείας από τον... εκτυπωτή!
• Σύστημα «βιοεκτυπωτή» καλύπτει πληγές και εγκαύματα με ζωντανά κύτταρα