استفاده از تکنولوژی پرینتر سه‌ بعدی شاید در آینده دور دیگر مجبور به خرید کالا از فروشگاه نباشید و بتوانید هر آنچه را نیاز دارید، بسازید. اما به راستی این تکنولوژی تا چه اندازه می‌تواند خود را با واقعیت الگوهای طبیعی وفق دهد؟

ظرف سال های اخیر، چاپگر سه بعدی و نمونه سازی سریع جایگاه مهمی در زندگی انسان پیدا کرده است .
انتظار عموم از این تکنیک جدید ساخت هر چه بیشتر وسایل معمول پزشکی، اسلحه های دست ساز و حتی تهیه یک پیتزای خوراکی است. پرینترهای سه بعدی می توانند با استفاده از طرح های کامپیوتری، نمونه های سه بعدی واقعی اجسام را بسازند. اما امروزه انتظار دانشمندان از این تکنولوژی انتظار دیگری است .
هماهنگی تکنولوژی با الگوهای طبیعی


ژانین بنیوس، یک بیولوژیست متخصص در رشته بیومیمتیک است. اساس علم بیومیمتیک طراحی سیستم های مدرن با استفاده از الگوهای طبیعی بیولوژیکی است. طراحی هواپیماها براساس فرم بدن پرندگان، ساخت زیردریایی ها با استفاده از الگوی زیر آب رفتن حیوانات آبزی و در نهایت طراحی رادارها با استفاده از سیستم فوق پیشرفته خفاش ها، نمونه هایی از کاربرد این علم در دنیای رو به پیشرفت امروز است. دکتر بنیوس در زمینه علم بیومیمتیک تاکنون گام های مثبت و موثری برداشته است.

وی که موفق به کسب جوایز ارزنده ای نظیر جایزه اصول اخلاقی زیست محیطی ریچل کارسون شده، در زمینه استفاده از پرینتر سه بعدی می گوید: «این نوآوری در عین فرصت می تواند خطرناک هم باشد.» این متخصص در عین حال امیدوار است این فناوری بتواند از پروسه های طبیعی بخوبی الگوبرداری کند. فناوری پرینترهای سه بعدی در حال حاظر در ابتدای مسیر توسعه قرار دارد ، اما در آینده ای نزدیک صرف نظر از هزینه ، شاهد توسعه روز افزون پرینتر سه بعدی خواهیم بود . از دیدگاه دکتر بنیوس، تبدیل کارخانه های آلاینده و دودزا به پرینترهای کوچک و پاک معجزه است، اما نکته مهم اینجاست که این کار قرار است دقیقا به چه صورت انجام شود؟ طبیعت از مواد شیمیایی، اما حیات محور استفاده می کند. آب سالم و مواد غیرسمی اجزای لاینفک محصولات طبیعی است.
حتی مصرف انرژی و هدر رفت آن در تولیدات طبیعی به صفر رسیده است، اما در مقابل انسان ها درست بر عکس عمل می کنند. به عنوان مثال یک بسته چیپس معمولی از انواع و اقسام مواد استفاده می کند. یک ماده برای آن است که از شکنندگی چیپس جلوگیری شود، یک ماده برای آن است که آن را در برابر هوا غیرقابل نفوذ کند و… یعنی یک چیپس ساده حاوی انواع نگهدارنده ها، شیرین کننده ها و افزودنی های دیگر است، اما بر خلاف آن در طبیعت پروسه ای کاملا متفاوت در جریان است.

به عنوان مثال یکی از پلیمرهای طبیعی کراتین است که پوست، مو، پر و بال را می سازد یا یک پلیمر دیگر نوعی اسکلت خارجی در برخی جانوران مفصل دار است. آرایش این قالب های سازنده در ساختار داخلی بدن موجودات زنده نتیجه تفاوت در اندازه، اشکال، رنگ و نحوه عملکرد آنهاست. جالب است بدانید استحکام برخی از این قالب ها فوق العاده است مثلا سختی صدف گوش دریا که یک نرم تن خوراکی است، به دلیل ساختار داخلی حتی از سرامیک های فوق پیشرفته امروزی هم بیشتر است یا سختی صدف های از جنس سیلیکا دیاتومه ها که گروهی از آغازیان دارای کلرو پلاست هستند، به دلیل الگوی توزیع و پراکندگی فشار توسط سوراخ های آن فراتر از حد انتظار است.

ایده های خوبی که اول راه هستند


از دیدگاه دکتر بنیوس، پرینترهای رنگی هم با تبعیت از الگوهای طبیعی می توانند پا را از مرز استفاده از یکسری مواد شیمیایی اولیه و سمی فراتر بگذارند. مشکل بسیاری از صنایع امروزی این است که به دلیل داشتن رویکرد کاهشی و تفریقی مجبورند بسیاری از مواد اولیه را هدر دهند تا به آن ماده ای که مدنظرشان است، برسند در حالی که در طبیعت مثلا یک برگ هیچ گاه مواد اولیه ای را که در اختیارش قرار می گیرد، هدر نمی دهد.
در تکنولوژی پرینتر سه بعدی گام های موثری نظیر استفاده از پلیمر “پلی لاکتیک اسید” یا PLA که یک پلیمر طبیعی به دست آمده از مخمر ذرت است، برداشته شده، اما واقعیت این است که این ایده ها هنوز در ابتدای راه قرار دارند. درست است که پلی لاکتیک اسید یک ماده قابل تجزیه بیولوژیکی است، اما برای تولید آن هم سوخت های فسیلی و هم کودهای شیمیایی به کار رفته است.

متخصصان دانشگاه برکلی کالیفرنیا در حال حاضر روی استفاده از ضایعاتی نظیر خاک اره در پرینترهای سه بعدی کار می کنند. ایده هایی برای استفاده از پر و بال پرندگان و حتی ضایعات مواد غذایی دریایی هم مطرح شده که به دلیل مخاطرات خاص زیست محیطی جای بحث فراوان دارد. یک شرکت خصوصی به نام نوومر نیز درصدد برآمده با استفاده از گازهای خروجی دودکش ها و روغن مرکبات، پلی کربنات تولید کند.

موفقیت در دنیای ماکرو


مارکوس جی.بولر استاد و سرپرست دپارتمان مهندسی محیط زیست و شهرسازی موسسه فناوری ماساچوست (ام آی تی) ایده استفاده از علم بیومیمتیک در ساخت پرینترهای سه بعدی را مثبت و هوشمندانه ارزیابی می کند، اما در عین حال معتقد است در صورت پیشرفت، همین مساله ممکن است تا حدی چالش برانگیز باشد چرا که در آن زمان دیگر مسائلی همچون افزایش کارایی و قیمت پایین مطرح خواهد شد و نه صرفا تبعیت از اصول زیست محیطی. از دید این استاد دانشگاه، هنوز دانش زیادی در عرصه بیولوژی و شیمی لازم است تا بشر بتواند مواد اولیه مورد نیاز خود را تهیه کند. تکنولوژی سه بعدی تاکنون موفقیت هایی در عرصه ماکرو داشته، اما این دلیل نمی شود که لزوما در عرصه میکرو هم بتواند به موفقیت دست پیدا کند.
همگامی نانو تکنولوژی با این فناوری احتمالا به صورت جدی در مراحل بعدی مورد توجه قرار خواهد گرفت. هنوز سوالات زیادی مانده که این فناوری باید به آنها پاسخ دهد. سوالاتی نظیر این که تحت این شرایط، زباله های ما بیشتر خواهد شد یا کمتر؟ تکلیف الگوهای مصرف فعلی چیست؟ مصرف انرژی دقیقا به چه سویی خواهد رفت؟ آیا امکان استفاده از این فناوری در علم پزشکی وجود دارد؟ و البته هزاران سوال بی جواب دیگر که هنوز به قوت خود باقی است.