ساخت پل فلزی با استفاده از پرینت سه بعدی در آمستردام

قرار است شهر عجیب و سنگفرش پوش آمستردام دچار تغییر و تحول مدرنی شود: یک پل عابر پیاده ساخته شده با تکنولوژی پرینت سه بعدی !
این پل که عرض کانال را پوشش می دهد و قرار است تا سال 2017 ساختش به پایان برسد، ایده شرکت MX3D، یک استارت آپ در مرکز هلند، است. این پل کاملا توسط ربات هایی که می توانند اشیای فولادی پیچیده را چاپ کنند، ساخته می شود. تیم گرتجنس (Tim Geurtjens)، یکی از بنیان گذاران و مدیر ارشد فناوری MX3D، می گوید: ربات های خودکار مثل جوشکار های مشعل به دست مکانیکی هستند که لایه های فولاد را به هم جوش می دهند تا یک شی منسجم را بسازند.
این اولین بار است که گرتجنس و همکارانش یک پل را با کمک تکنولوژی پرینت سه بعدی طراحی کرده و ساخته اند. تا به امروز، این شرکت بیشتر ربات هایش را در ساخت مجسمه های بدون شکل خاص (free-form) و قطعات بزرگ مبلمان استفاده می کرد، اما پروژه پل که حاصل همکاری این استارت آپ، چند شرکت بزرگتر و شهرداری آمستردام است، این فرصت را به MX3D می دهد تا نشان دهد که نوع پرینت سه بعدی اش چقدر برای ساخت اشیا در دنیای واقعی مفید است.
گرتجنس در گفتگو با نشریه Live Science گفت: شما با یک عالمه تکنیک چیزی را در داخل یک پرینتر می سازید و وقتی شی آماده شد آن را در جایش قرار می دهید. در سال های اخیر شرکت هایی مثل MakerBot و Formlabs که پرینتر های سه بعدی رومیزی می سازند، به محبوبیت این تکنیک ها کمک کرده اند. شما حتی خودتان هم می توانید پرینتر سه بعدی بسازید.

پرینت سه بعدی در دنیای واقعی

اما ربات های MX3D هیچ شباهتی به پرینتر های سه بعدی رومیزی ندارند. این ربات ها به شکل بازو های مکانیکی بسیار بزرگی هستند که به یک ماشین مشعل مانند متصل می شوند. به جای این که اشیا را داخل یک جعبه چاپ کنند، آن ها را در فضای باز می سازند. مشعل های جوشکاری آن ها یک لایه فولاد را ذوب می کند و بعد آن لایه را با فولاد مذاب بیشتری، که از ذوب شدن قطعه سیمی که ربات به بیرون می فرستد تولید می شود، می پوشاند.

برخلاف بیشتر پرینتر های سه بعدی که فقط مواد را در سه جهت جلو-عقب، چپ به راست و بالا-پایین خارج می کنند، ربات های MX3D می توانند در همه جهت ها پرینت کنند. مثلا آن ها مشعل هایشان را به کناره ها می گیرند تا شی ای که از وسط یک دیوار بیرون می زند را چاپ کنند. موریس کانتی (Maurice Conti)، مدیر ابداعات استراتژی در Autodesk می گوید: همین توانایی چاپ در همه جهات و در چنین مقیاس بزرگیست که تکنولوژی MX3D را یک تکنولوژی انقلابی کرده.

Autodesk شرکت نرم افزاری کالیفرنیایی سازنده AutoCAD است. همان نرم افزار کامپیوتری که به معماران و مهندسان برای طراحی اشیای واقعی در فضای دیجیتال کمک می کند. این شرکت برای توسعه نرم افزاری که به انسان ها اجازه می دهد با ربات های پرینتر سه بعدی ارتباط بهتری برقرار کنند، همکاری تنگاتنگی با MX3D داشته است. علاوه بر این، Autodesk به MX3D اجازه داده تا نرم افزاری که طرح های کامپیوتری را برای ساخت در دنیای واقعی بهینه می کند، آزمایش کند.
کانتی می گوید:

این پروژه به خوبی انتقال پرینت سه بعدی را به دنیای فیزیکی واقعی، و نه نمونه های کوچک و دکوری، نشان می دهد و همین آن را این قدر جذاب کرده است. او هم چنین اشاره کرد این پروژه سه تا از بزرگ ترین موانعی که در برابر تبدیل چاپ سه بعدی به روش ساخت و سازی در مقیاس واقعی را گرفته یعنی اندازه، سرعت و هزینه را از بین می برد.

هر چه بزرگتر بهتر

ربات های چاپگر بزرگ نمی توانند سازه های عظیم را بسازند (فقط می توانند تا جایی که بازو هایشان گسترش می یابد چاپ کنند)، اما می توانند اشیایی بسازند که روش های پرینت سه بعدی دیگر مثل ذوب لیزری انتخابی (selective laser melting)، به اختصار SLM قادر به ساخت آن ها نیست. SLM یک فرآیند پرینت سه بعدی است که اولین بار در دهه 1990 ساخته شد. این فرآیند از یک لیزر برای ذوب قطعات بسیار کوچک فلز (مثل آلومینیوم یا تیتانیوم) در یک پایه فلزی استفاده می کند.

کانتی می گوید: فرآیند SLM، که در ساخت قطعات هواپیما ها یا ایمپلنت های پزشکی به کار می رود، در محفظه پرینت کوچکی انجام می شود و قطعاتی که از این راه ساخته می شوند آن قدر کوچک است که داخل جعبه کفش جا می گیرد. اما ربات های MX3D قطعات را در مقیاس بزرگ می سازند.
ربات ها برای ساختن این پل روی کانال Oudezijds Achterburgwal آمستردام، در یک راه مخصوص حرکت می کنند، بخشی از پل را پرینت می کنند و بعد در راه مخصوص به سمت قطعه اولیه حرکت می کنند تا قطعه بعدی را پرینت کنند. چون خیابان های آمستردام باریک و پر از عابر پیاده است، پرینت این پل در منطقه چراغ قرمز این شهر (نام مکان این سازه) صورت نمی گیرد. در واقع MX3D این پل را داخل انبار بزرگی در شمال شهر می سازد.
گرتجنس از هزینه ساخت پل صحبتی نکرد، اما گفت هزینه ساخت به روش MX3D خیلی کم تر از روش جایگزین آن یعنی SLM است. برای داشتن قطعاتی بسیار دقیق و با کیفیت روش SLM مناسب تر است، اما اگر قطعه ای بسیار بزرگ و مقرون به صرفه می خواهید این طور نیست.
شاید استفاده از روش های جوشکاری سنتی هم برای ساخت پل شیوه ای مناسب و مقرون به صرفه باشد، اما در عین حال روشی بسیار کند است. به گفته کانتی، ربات ها کار را با سرعت 10 تا 10 هزار برابر جوشکاری سنتی تمام می کنند.

گرتجنس گفت: قرار نیست که ربات ها صنعت را تسخیر کنند و این تکنولوژی نهایت آمال و آرزوهای عرصه ساخت و ساز نیست. کانتی می گوید: با این حال ربات ها می توانند بخش های خطرناک و کثیف کار را انجام دهند؛ یعنی همان بخش هایی که انسان ها نمی توانند یا نباید انجام دهند. همین موضوع تکنولوژی این شرکت را به یک موضوع مهم تبدیل کرده است.
او در ادامه گفت: این تکنولوژی یک راه حل بنیادی است نه یک راه حل موقت برای مشکلی موقت و به نظرم چون می تواند پاسخگوی نیاز های متعددی باشد، یک مساله مهم است.
شاید روزی برسد که بازوی های رباتیکی حامل مشعل جوشکاری را ببینید که در حال ساختن پل برای قطار یا ماشین هستند. ربات ها در دریا برای تعمیر تجهیزات نفتی دور از ساحل و در فضا برای تعمیر ماهواره های آسیب دیده هم به درد می خورند. اما در حال حاضر، آمستردام تنها جایی است که می توانید این جوشکار های مکانیکی را در حال کار ببینید. اگر علاقه مندید و امکانش را دارید می توانید هر جمعه از ساعت 12 تا 4 بعد از ظهر در مرکز بازدیدکنندگان شرکت MX3D، که در آمستردام مستقر است، روند پیشرفت پروژه را از نزدیک ببینید.

منبع