முப்பரிமாண அச்சாக்கம் (3D printing)

நான் ஒரு முப்பரிமான அச்சுப்பொறி(3D printer) செய்தேன். ஒரு தொழில்நுட்ப அனுபவப்பகிர்வு.

முப்பரிமாண அச்சாக்கம்(3D printing)

உற்பத்தி சகாப்தத்தின் எதிர்காலமாக மாறிவரும் தொழில்நுட்பமே முப்பரிமாண அச்சாக்கம். ஏனெனில் வேறுபட்ட உற்பத்தி வகைகளுக்கு ஏற்ற பரவலான செயல்முறை விருப்ப வகைகளை வழங்குவதே அதற்கு காரணம். இது ஒரு கணினி, இயங்குறுப்பு ஒருங்கிணைந்த தொழில்நுட்பமாகும்.

அப்படி என்றால் என்ன?

இது ஒரு வழக்கமான அல்லது பாரம்பரிய உற்பத்தி செயல்முறைக்கு மாறுபட்ட தொழில்நுட்பம். தயாரிப்பைப் பெரும்பாலும் ஒரே கட்ட செயல் முறையில் முழுமையாக தயாரித்துக் கொடுக்க கிடைக்கும். தயாரிப்பின் மூலப் பொருளுக்கு ஏற்ற பிரத்தியேக முப்பரிமான அச்சுப்பொறி வகைகள் உள்ளன. அவற்றைக் கொண்டு மூலப்பொருளை தயாரிப்பு முப்பரிமான மாதிரியின் வடிவியலுக்கு ஏற்ற பல மெல்லிய அடுக்குகளை ஒன்றைத் தொடர்ந்து ஒன்று சேர்த்து முழுமையாக அச்சிட்டு எடுப்பதே முப்பரிமாண அச்சாக்கம் அல்லது சேர்க்கை உற்பத்தி(Additive manufacturing) எனலாம். மூலப் பொருளின் மெல்லிய அடுக்குகள் கிடைக்க அவற்றை நாம் என்ன செய்யவேண்டும் என்பதை பொருத்து அச்சுப்பொறியின் வகைகள் மாறுபடுகின்றன.

வகைகள் என்ன?

#திட நெகிழி கம்பியை உருக்கி இழையாக்கி சேர்த்து திடப்படுத்தி செய்தல்.

#திரவ பிசின் மூலப்பொருளை ஒளி-மூலம் அல்லது புற ஊதா கதிர் கொண்டு திடப்படுத்தி செய்தல்.

#நெகிழி துகள்களின் மெல்லிய படுகையை பசை மற்றும் வெப்ப-மூலம் கொண்டு திடப்படுத்தி செய்தல்.

#நெகிழி, உலோகம் போன்ற திட மூலப்பொருள் துகள்களின் மெல்லிய படுகையை லேசர் அல்லது குவிந்த வெப்ப-மூலத்தை கொண்டு உருக்கி திடமாக்கி செய்தல்.

#விரைவில் காயக் கூடிய பசை போன்றவை கொண்டு திடப்படுத்தி செய்தல்.

இவற்றில் திட நெகிழி கம்பியை உருக்க, வரும் மெல்லிய இழையை அடுக்குகளாக இணைக்கும் செயல்முறை(fused deposition modelling or FDM) மிகவும் எளிமையான விலை குறைவான மற்றும் நிகழ் கால கட்டத்தில் பரவலாக பயன்படுத்தப்படும் முப்பரிமாண அச்சாக்க செயல்முறையாக கருதப்படுகிறது. இந்த செயல்முறையே பெரும்பாலானோருக்கு இத்தொழில் நுட்பத்தின் அறிமுகம் கிடைக்கவும் அதனை ஆராயவும் தூண்டுகிறது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. நான் செய்ததும் கீழ் காணப் போவதும் இதைப் பற்றியே.

எங்கு பயன்படுகிறது?

முப்பரிமாண அச்சாக்க தொழில்நுட்பத்தை பயன்படுத்தும் துறைகளின் எண்ணிக்கை நாளுக்கு நாள் அதிகரித்து வருகிறது. குறிப்பாக மருத்துவம், வாகன உற்பத்தி போன்ற துறைகளில் இதன் பங்கும் பயன்பாடும் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் உள்ளது. கல்வி, கலை, ஆராய்ச்சி, நாகரீகம் போன்ற துறைகளில் இதன் பயன்பாடும், வணிகரீதியான வெற்றியும் அதிகரிக்க துவங்கியுள்ளது. மேலும் பல துறைகளில் இதன் பயன்பாட்டை புகுத்த ஆராயத் துவங்கி விட்டனர். பொழுதுபோக்கிற்காக அச்சிடுவது, அறிவாற்றலை மேம்படுத்திக் கொள்வது, தனிப்பயனாக்க(personalised) பொருளை தாமே அச்சிட்டு கொள்வது போன்றவை நேரடி தனிநபர் பயன்பாடுகள் ஆகும்.

பலன்கள் என்ன?

#தொழில்முறை பலன்கள்.

முப்பரிமான அச்சுப்பொறி வருகையின் பலன் எண்ணற்றவை. மருத்துவத் துறையில் முப்பரிமாண அச்சாக்க தொழில்நுட்பம் அற்புதமான பலன்களை அளித்துள்ளது. குறிப்பாக எலும்பு மறுஉருவாக்க அறுவை சிகிச்சை, உடைந்த எலும்புகளுக்கு ஆதரவு அமைப்பு(support structure) அறுவை சிகிச்சை ஆகியவற்றில் பயன்படும் உள்வைப்புகள்(Implants) பொது வடிவில் இல்லாமல் தனி ஒருவருக்கு பொருந்தும் பிரத்யேக உள்வைப்பாக கட்டமைத்து முப்பரிமாண அச்சாக்கம் மூலம் தயாரித்துக் கொள்கின்றனர். ஊனமுற்று முடங்கிய மனிதர்கள் அல்லது விலங்குகளுக்கு இயல்பை ஒத்த மறுவாழ்வு அளிக்க உதவும் செயற்கை மாற்று அங்கங்களை(prosthetics) தனிப்பயனாக்கம் செய்து முப்பரிமாண அச்சாக்கம் மூலம் கிடைக்கப் பெறுகின்றனர். அறுவை சிகிச்சையின் அணுகுமுறையை நேர்த்தி படுத்த சிகிச்சை அளிக்கப்பட வேண்டிய பாகத்தை முப்பரிமாண அச்சாக்கம் மூலம் நகல் செய்து முன்னோட்டம் மேற்கொள்கின்றனர். சிக்கலான வடிவமைப்பு கொண்ட உடல் பாகங்களின் மாதிரியை முப்பரிமாண அச்சாக்கம் செய்து மருத்துவ கற்றலுக்கு பயன்படுத்துகின்றனர்.

வாகன உற்பத்தி, உதிரிபாக உற்பத்தி போன்ற ஆலைகளில் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டுப் பிரிவில் முப்பரிமான அச்சுப்பொறி மூலம் உற்பத்தி பொருளை முன்மாதிரி செய்து ஆராய்ந்து மேம்படுத்துகின்றனர். இதன் மூலம் முன்கூட்டியே குறைகளை களைகின்றனர். பின்னர் அந்த மேம்பட்ட பொருளை வழக்கமான இயந்திர வடிவாக்கம் மூலம் பெரும் உற்பத்தி செய்கின்றனர். முப்பரிமான அச்சுப்பொறியின் நிறுவல் முதலீடு அதிகம் என்பதால் அது பெரும் உற்பத்திக்கு உகந்ததல்ல.வழக்கமான அல்லது பாரம்பரிய இயந்திர வடிவாக்கம் மூலம் செய்வதற்கு அரிய, சிக்கலான ஆனாலும் சிறப்பான வடிவியல் கொண்ட பொருளாக இருப்பின் மட்டுமே அதனை முப்பரிமான அச்சுப்பொறி மூலம் தொடர் உற்பத்தி செய்கின்றனர். இது அரிதாகவே நிகழ்கிறது.

அடிக்கடி புதுமைகளைப் புகுத்த முற்படும் துறைகளில் முப்பரிமாண அச்சாக்க தொழில்நுட்பம் இன்றியமையாதது எனலாம். ஒரு உற்பத்தி நிறுவனத்தின் வளர்ச்சிப் போக்கை துரிதப்படுத்தும் தொழில்நுட்பமாக இது உள்ளது என்றாலும் மிகையாகாது.

#தனிநபர் பலன்கள்.

தாமே செய்து கொள்ள உகந்த, எளிய, மலிவான, எவருக்கும் கிடைக்கப்பெறும் மிக மேம்பட்ட தொழில்நுட்ப இயந்திரங்களில் இதுவும் ஒன்று. ஒருவர் தாமே செய்துகொள்ளும் முப்பரிமான அச்சுப்பொறியின் பெரும்பாலான வன்பொருள் மற்றும் மென்பொருட்கள் கட்டற்றவைகளாக(open source) கிடைக்கப் பெறுகின்றன என்பது மகிழ்விக்கும் உண்மை. கட்டற்ற வன்பொருள் மற்றும் மென்பொருள் நிலைபாட்டை கொண்ட முற்போக்காளர்களின் சமூக அமைப்பால் இது சாத்தியப்படுகிறது. பொழுதுபோக்காளர்களிடையே பரவலாக காணப்படுவனவற்றில் ஒன்றாகவும், தாமாகச் செய்வோர் தமது அறிவு மேம்பாட்டிற்காக கையிலெடுக்கும் தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்றாகவும் முப்பரிமாண அச்சாக்கம் இருப்பதால் இது ஒரு தனிநபரின் அறிவுசார் சொத்தாக கருதப்படுகிறது. ஆகவே இத்தொழில்நுட்பத்தின் மீது காப்புரிமை, பதிப்புரிமை, வடிவ உரிமை, வர்த்தக முத்திரை போன்ற துஷ்ட சக்திகளின் ஆதிக்கம் குறைந்தே காணப்படுகிறது. கற்பித்தல், விளக்கமளித்தல், வழிகாட்டுதல், உதவுதல், போன்ற பல வகை சேவைகள் இணையதளத்தில் தன்னார்வலர்கள் மூலமாக இலவசமாகவும் எளிமையாகவும் கிடைப்பதால் பலரும் முப்பரிமாண அச்சாக்க தொழில்நுட்பத்தை தமக்கு பரிச்சயமாக்கிக்கொள்ள முற்படுகின்றனர்.இதன்மூலம் ஒருவர் தம் இயற்பியல், வடிவியல், கணிதம், கணினி, மின்னணு, பொறிமுறை சார்ந்த தனித் திறனை மேம்படுத்த முடிகிறது. குறிப்பாக மாணவர்களுக்கு தங்கள் கல்வியறிவை செயல்படுத்த தளம் அமைத்து தருகிறது.

மேற்கூறியபடி எவரும் வாங்கவல்ல மலிவான முப்பரிமான அச்சுப்பொறிகள் சந்தைகளில் கிடைப்பதால் பொழுது போக்காளர்களுக்கு இது ஒரு நல்ல தேர்வாக உள்ளது.இவர்கள் கூட்டாக இந்த இயந்திரத்தை அதன் வரம்பு வரை சோதித்து, அனுபவங்களைப் பகிர்ந்து, ஆலோசனை செய்து, விவாதித்து மகிழ்கின்றனர். இதன் மூலம் அவற்றின் வடிவம் மேம்படுகிறது எனலாம்.

ஒருவர் தமக்கு வேண்டிய உடைத்த, தொலைத்த,சந்தையில் கிடைப்பதற்கு அரிய, அல்லது விலைமிக்க பொருளையோ பாகத்தையோ தாமாகவே செய்து கொள்வதன் மூலம் சிறந்த அனுபவங்களையும் மனநிறைவையும் பெறமுடிகிறது. எனவே இதனை வீட்டு உபயோகப் பொருளை போல் பயன்படுத்தும் கடைசி பயனாளிகளின் எண்ணிக்கையும் அதிகரிக்கத் தொடங்கிவிட்டது.

நான் ஏன் முப்பரிமான அச்சுப்பொறி செய்தேன்?

முப்பரிமான அச்சாக்கத்தின் வருகையும், எவரும் செய்ய வல்லதாக இருப்பதையும் அறிந்திருந்த எனக்கு இதைச் செய்து பார்க்கும் ஆசையும் இருந்தது. ஆனால் இது போன்ற சோதனை திட்டங்களில் பணச்செலவு செய்ய முடியாத சூழ்நிலையில் இருந்ததால் இதை கையில் எடுக்க நான் நினைத்ததில்லை. ஒரு முறை எனது சகோதரனுக்கு கைவிடப்பட்ட முப்பரிமான அச்சுப்பொறியின் சில பாகங்கள் கிடைக்க, அவனது விருப்பத்தால் அதை செய்து முடிக்க ஒப்புக்கொண்டேன். அப்பொழுது என்னிடம் நான்கு மின் படிநிலை-முறுக்காற்றல் மாற்றி(electric stepper motor) மற்றுமொரு பிதுக்கி பொறிமுறையின்(extruder mechanism)ஒரு பகுதி மட்டுமே இருந்தது. அதுவரை முப்பரிமாண அச்சாக்கம் பற்றி நான் பெரிதும் அறிந்திருக்கவில்லை. பின்னர் உள்ளூரில் இயங்கும் கட்டற்ற வன்பொருள் மற்றும் மென்பொருள்(Free Software and Hardware Movement aka FSHM) நிலைப்பாட்டாளர்களின் சமூக கூட்டமைப்பில் புதிய உறுப்பினரான எனக்கு அவர்களிடமிருந்து பெரும் ஊக்கமும், திட்டச் செலவின் ஒரு பகுதி நிதியாகவும் கிடைக்க இந்த சோதனை திட்டத்தை நிறைவு செய்தேன். எதிர்பாராமல் துவங்கினாலும் பெரும் ஆர்வமும், ஈடுபாடும் இருந்திருந்தது.

இதில் எனக்குக் கிடைத்த சிறந்த மற்றும் சுவாரஸ்யமான அனுபவங்களைப் பகிர்வதன் மூலம் இதில் அறிமுகமாகிரவர்களுக்கு எளிய வழிமுறைகளை அலிக்கவும், கற்றல் வாய்ப்பு நிறைந்த இந்த தொழில்நுட்பத்தை மாணவர்களிடையே பிரபலப்படுத்தவும், தாமே செய்து கொள்ளும் பண்பை ஊக்கப்படுத்தவும், கட்டற்ற வன்பொருள் மற்றும் மென்பொருள் நிலைப்பாட்டை பரப்பும் வாய்ப்பாகவும் இதனை கருதி நான் ஒரு முப்பரிமான அச்சுப்பொறியை முழுமையாக செய்து முடித்தேன். இதன் அடுத்த பதிப்பை இதைவிட வடிவ மேம்பாடுடைய எளிய பதிப்பாக உருவாக்க திட்டமிட்டு கொண்டிருக்கிறேன்.