Назариядан тайёр маҳсулотгача

Биз шу вақтга қадар чоп этувчи қурилмалар сифатида одатдаги матнларни нашрдан чиқарувчи принтерларни тушунар эдик. Ҳозирги кунда эса улар қаторига тобора оммалашиб бораётган 3D-принтерларни ҳам киритиш мумкин. Илмий манбаларда мазкур ускунага рақамли 3D-модел асосида физик объектларни яратувчи қурилма сифатида таъриф берилган.

3D-принтерлар тарихига назар

Ўтган асрнинг 90-йилларида дунё иқтисодиётида мураккаб ва қизиқарли вазият юзага келди. Рақобатчи компаниялар нафақат маҳсулотлар истеъмолчилари учун курашни бошлашди, балки уларнинг ҳар қандай талаб ва истакларини тўла-тўкис қондиришга ҳам киришдилар. Ўша вақтларда маҳсулотларни қисқа фурсатда, камхарж тайёрлаш усул ва воситалари ҳам яратила бошландики, бу ҳолат янги турдаги 3D чоп этиш қурилмаларининг яратилишига ҳам хизмат қилди.

Стереолитография технологияси асосида ишловчи 3D-принтерларининг энг дастлабки кўриниши 1986 йили Чарльз Халл номига патентланган. Чарльз Халл дарҳол ўзининг 3D Systems компаниясига асос солди ва 1988 йилдан бошлаб “SLA-250” номи остида 3D-принтерларини оммавий равишда ишлаб чиқара бошлади.

1990 йилга келиб Stratasys компанияси асосчиси бўлган Скотт Крамп томонидан илк лазерли 3D-принтерлари ишлаб чиқарилиши йўлга қўйилди.

Бугунги кўринишдаги 3D-принтерлари тарихи эса 1993 йилдан бошланди, десак муболаға бўлмайди. Solidscape компанияси тақдим этган принтерлар жисмларнинг уч ўлчамли нусхасини яратишга қодир эди. 1995 йили Массачусетс технология институтининг икки талабаси яратган 3D-принтер йирик ҳажмли тасвирни одатдагидек қоғозга эмас, балки махсус идишга уч ўлчамда чоп этишди. Шу вақтдан бошлаб амалиётда 3D-чоп этиш, 3D-принтер деган атамалар кенг қўлланила бошланди.

Суюқ фотополимерли пластик асосида чоп этувчи PolyJet деб ном олган технологиянинг яратилиши 3D-принтерлар соҳасида катта ўзгаришлар ясади. Бунда махсус дастак фотополимер қатлами ёрдамида керакли тасвирни устма-уст чизади. Ультрабинафшаранг лазер нурлари эса уни дарҳол совутиб, қотириб боради.

Мазкур усул кўп жиҳатлари билан устунликка эришди: унинг таннархи бирмунча арзон бўлиб, яратилажак модель ва унинг таркибий қисмларини юқори аниқликда тайёрлашга эришилди.

Вақт ўтиши билан 3D-чоп этиш саноати жадаллик билан ривожланди, 3D-принтерлар ишлаб чиқарувчи кўплаб компаниялар ташкил этилди. Кучли рақобат муҳитида принтерлар сифати ва имкониятлари ортиши баробарида, ҳажми ва баҳоси ҳам сезиларли даражада камайди. Ҳозирги пайтда замонавий уч ўлчамли принтерларнинг ҳажми, ташқи кўриниши одатий принтерлардан деярли фарқ қилмайди.

Тез, арзон ва сифатли

3D-принтерлар асосан турли хил хомашёлардан қаттиқ жисмларни ишлаб чиқаришга мосланган бўлиб, бундай ускуналар қатламларни икки хил шаклда ҳосил қилади: биринчиси, лазер стереолитография усули бўлиб, бунда махсус суюқ фотополимерли пластик моддаси мунтазам равишда, пикселма пиксел аввалдан белгилаб олинган фотоқолип асосига жойлаштирилади ва ультрабинафшаранг лазер нури ёрдамида совутилади. Натижада суюқ полимер қаттиқ ва мустаҳкам пластикка айланиб боради.

Иккинчи усулда эса лазер метал ёки пластика кукунини яратилаётган жисм шаклида қотириб, мустаҳкамлаб боради. Бунда детал устма-уст тахланган ва бир-бирига елимланган кўплаб қатламлардан ташкил топади. Буюм тайёр бўлгач, секин-асталик билан совийди. Қизиш учун зарур бўлган қувватни ҳосил қилиш мақсадида ишчи камера ҳарорати хомашё ҳароратидан бир оз пастроқ ушлаб турилади. Оксидланиш жараёни бўлмаслиги учун эса барча ишлар кислородсиз муҳитда олиб борилади.

Биопринтерлар эса жарроҳлик амалиёти ёрдамида кўчириб ўтқазилиши кутилаётган аъзоларни тармоқ (ўзак) ҳужайралар ёрдамида 3D шаклда чоп этишга мўлжалланган. Ушбу жараёнда ҳужайраларнинг бўлиниши, уларнинг ҳажми ва вазифалари табиий равишда амалга ошиб бораверади.

Айни пайтда 3D принтерлар асосан кам сонда ишлаб чиқарилувчи маҳсулотларни арзон нархда ва қисқа фурсатлар ичида тайёрлаш мақсадида қўлланилади. Бирор соҳада ўта зарур бўлган, бироқ кам сонда ишлаб чиқарилувчи маҳсулот ҳамда эҳтиёт қисмларни тайёрлаш иқтисодий жиҳатдан катта харажатларни талаб этади. Тасаввур қилинг, бир-икки донагина керак бўлган эҳтиёт қисмни ясаш учун заводлар бунёд этиш, ўнлаб, юзлаб кишиларни бунинг учун банд қилиш қанчалик машаққатли. Ана шундай мураккабликларни 3D-принтерлар ёрдамида осонгина ҳал этиш мумкин.

Яқин кунларгача 3D-принтерларнинг ўз-ўзини чоп этиши ақлга сиғмас ҳодиса эди. Бироқ RepRap лойиҳаси доирасида Англиядаги Бата университети муҳандислари томонидан олиб борилаётган изланишлар натижасида айни пайтда 3D-принтерлар ўз эҳтиёж қисмларининг қарийб ярмини чоп этмоқда.

Барча соҳа учун зарур

Уч ўлчамли чоп этиш технологиялари борасида эришилган оламшумул ютуқлар 3D-принтерларнинг кўплаб соҳаларда қўлланилишига сабаб бўлмоқда. Мазкур замонавий технология ҳаётимизнинг қарийб барча жабҳаларига кириб бориши, оғиримизни енгил қилиши мумкин. Тасаввур қилинг: ошхонангизда турган принтерга керакли таомнинг номини киритасиз, бир зумда сиз истаган овқат дастурхонингизда муҳайё бўлади. Ҳа, бу кечаги ширин хаёл ёки ушалмас орзу эмас. Корнель университети мутахассислари яратган «Solid Freeform Fabrication» технологияси бу борада дастлабки амалий натижалардан бири бўлди. Бунда 3D-принтернинг «бўёғи» вазифасини озиқ-овқат саноатида кенг қўлланилувчи гидроколлоидлар, яъни гидрофил полимерлар бажаради. Олимлар шу усулда шоколад, печенье, олма, пишлоқ, зефир, нон, банан ва бошқа кўплаб озиқ-овқат маҳсулотларини чоп этиб кўришди. Ушбу қурилма ҳозирча тажриба-синов жараёнида бўлса ҳам, яқин 20-30 йиллар ичида оммавий равишда қўлланилишига ишониш мумкин.

Айни пайтда 3D –принтерлар архитектура ва қурилиш, ишлаб чиқариш ва қадоқлаш, сувенир ва қимматбаҳо буюмлар тайёрлашда, таълим ва тиббиёт, полиграфия, реклама сингари соҳаларда катта ёрдам бермоқда. Жумладан, архитектура соҳасида 3D-принтерлар бино ва иншоот макетларини тайёрлашда кенг қўлланилмоқда. Бунда принтерлар бутун бошли аҳоли пунктларининг барча тузилмалари — уйлар, йўллар, ёритиш тизимлари ва дарахтларини митти ҳажмларда чоп этмоқда. Макетларнинг арзон гипс ёрдамида тайёрланиши улар нархининг арзонлашувига хизмат қилаётгани эса келгусида бинолар таннархига ҳам ижобий таъсир кўрсатиши шубҳасиз.

Жанубий Калифорния университети муҳандислари эса йирик ҳажмли қурилиш объектларини барпо этишда қўлланилувчи 3D-принтерлари тизимини ишлаб чиқишди. Мазкур янги технология қурилиш кранлари услубида ишлайди. Яъни, 3D-принтер цемент ёрдамида бино деворларини яхлит равишда кўтаришни бошлайди. Тажрибалар жараёнида икки вқаватли бино 3D-принтер ёрдамида 20 соат ичида қуриб битказилди. Қурувчиларга эса фақатгина эшик ва деразаларни ўрнатиш ва ички безак ишлари қолди.

Тўқима ва инсон аъзолари ҳам чоп этилмоқда

Илм-фан тараққиёти ҳаттоки инсон аъзоларини техника ёрдамида чоп этилишига ҳам туртки бўлмоқда. Бир қарашда жонли тана аъзоларининг чоп этилиши имконсиздек кўринади. Бироқ замон билан ҳамнафас илгарилаётган шифо масканларида аллақачон янги чоп этилган аъзолар инсонларга ҳаёт бахш этмоқда. 3D-принтерларда тана аъзоларини чоп этишнинг назарий асослари тиббиёт олийгоҳларининг ўқув дастурларига киритилган. Ана шундай аъзо ва тўқималар амалиётда қанчадан-қанча беморларнинг саломатлигини тиклашига сабаб бўлди.

Аввал таъкидлаганимиздек, 3D-принтерлар маҳсулотни қаватма-қаватчоп этиб боради. Ана шундай PLA ёки ABS 3D-технологияларидан фарқли равишда тиббиётда жонли тўқималарни чоп этишда махсус гелсимон массага жойлаштирилган тирик ҳужайралардан фойдаланилади. Тўқима ёки аъзолар танага жойлаштирилгач, мазкур ҳужайралар ўсади ва ривожланишни бошлайди. Вақт ўтиши билан улар жонли тўқима, суяк ва ҳаттоки бутун бошли аъзога айланади.

Ҳозирча бундай чоп этиш тижорий мақсадларда фойдаланиш даражасига етмаган бўлса ҳам, мазкур соҳада яхшигина натижалар қўлга киритилмоқда. Яқиндагина Пенсильвания университетининг бир гуруҳ биомуҳандислари RepRap 3D-принтерлари ёрдамида жонли қон томирларини чоп этишди.

WakeForest регенератив тиббиёт институти жарроҳи Энтони Атала ва унинг жамоаси инсон аъзоларининг 3D-чоп этилиши соҳасида сезиларли қадам ташлади. У жонли ҳужайралардан фойдаланган ҳолда жигар тўқималарини чоп этди. Айни пайтда мазкур институт томонидан 30дан зиёд тўқима ва бутун бошли аъзолар чоп этилмоқда. Шуниси аҳамиятлики, бутун жаҳондаги биомуҳандислари якдиллик билан чоп этилган тана аъзолари беморнинг шахсий ҳужайраларидан олинишини таъкидлашмоқда.

Навбатда — 3D-автомобил

Urbee 2 — 3D-принтер орқали чоп этилган автомобил номb. У уч ғилдирак ва икки ўриндиқли бўлиб, вазни 550 килограммни ташкил этади. 7 литр сиғимли двигател билан таъминланган автомобиль олдига қўйилган энг муҳим вазифа — 2015 йилга қадар бор-йўғи 38 литр ёнилғи билан АҚШнинг икки океан қирғоқлари ўртасидаги минглаб километр масофани босиб ўтишдан иборат. Унинг 2010 йилда чоп этилган Urbee номли «укаси» 5 литр сиғимга эга мотор билан 321 километрлик йўл учун 3,8 литргина ёнилғи сарфлагани Urbee 2 ўз олдига қўйилган вазифани муваффақиятли адо этиши мумкинлигини исботлайди гўё.

Янги автомобил аввалгисидан фарқли равишда гибрид дивигател билан таъминланган. Шаҳарда у соатига 64 километр тезликда юриш мумкин бўлган электр мотор билан ҳаракатланса, катта трассаларда ундаги ички ёнув двигатели тезликни соатига 110 километргача чиқариши мумкин. Мазкур автомобилнинг 50дан зиёд эҳтиёт қисмларини чоп этиш учун 3D-притерга 2500 соат даркор.

Бирор буюмни ясаш қанчадан-қанча жараёнларни талаб этмайди дейсиз. Бунинг яхши томонлари мазкур юмуш ортидан кўплаб инсонларнинг қора қозони қайнашини айтсак, завод ва фабрикалардан чиқаётган чанг-тўзон, шовқин-сурон ва зарарли чиқиндилар табиатга, атроф-муҳитга зиён етказаётганига ҳам кўз юмиб бўлмайди. Бу борада тобора ривожланиб бораётган 3D-принтерлари туб бурилишлар ясаши эҳтимолдан йироқ эмас. Чунки бундай воситалар ҳали-замон ҳар қандай жисм ёки объектни қисқа фурсатлар ичида, сифатли тайёрлаб бериши мумкин.

Изох қолдириш

Your email address will not be published.

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>


9 − один =