أنا سعيد لكوني هنا الليلة
لكي اشارك معكم بعض العمل الذي نقوم به
ﻷكثر من سنتين
و عملي في مجال الصناعة بالأضافة
و أيضا معروفة بالطباعة ثلاثية اﻷبعاد
هل ترون هذا الشيء
انه يبدو بسيطا للغاية. و لكنه في نفس الوقت معقد جدا
انه مجموعة من الجيوديسيدات متحدة المركز
بروابط بين كل منها.
بهذه الصورة، هو غير قابل للتصنيع باساليب الصناعة التقليدية
انه متماثل بحيث لا يمكنك صبها بواسطة الحقن
و لا يمكنك حتى تصنيعه بواسطة التفريز
هذه مهمة الطابعة ثلاثية اﻷبعاد
لكن يستغرق تصنيعها من 3 الى 10 ساعات بأغلب الطابعات الثلاثية اﻷبعاد
و نحن سنخاطر لتصنيعها الليلة على المسرح
خلال العشر دقائق مدة هذه المحادثة
تمنوا لنا الحظ
حسنا، الطباعة ثلاثية الأبعاد في الحقيقه تسمية غير دقيقة
انها في الحقيقة طبقات من الطباعة ثنائية الابعاد بعضها فوق بعض
و هي في الحقيقة تستخدم التكنولوجيا المصاحبة للطباعة ثنائية البعد
فكروا بطابعة ورق حبريه و ما نفعله هو صب الحبر على الورق لتكوين الحروف
قوموا بتكرار العمليه مرارا مع وضع الطبقات بعضها على بعض لبناء شكل جسم ثلاثي الأبعاد
في الالكترونيات الدقيقه انهم يستخدمون شيء
يسمى ليثوجرافي لفعل اشياء بنفس هذا الاسلوب
لتصنيع الترانزيستور و شرائح الدوائر المتكاملة
و لتصنيع جسم لعدة مرات
هذه هي كل الاساليب التكنولوجية المستخدمة في الطباعه ثنائية اﻷبعاد
حسنا، أنا كيميائي، كما أنني عالم في المواد
كما أن شركائي المخترعين ايضا علماء مواد
أحدهم كيميائي و الآخر فيزيائي
و قد بدأنا الاهتمام بالطباعة ثلاثية اﻷبعاد
و غالبا كما تعلمون فان الافكار الجديده غالبا علاقات بسيطة
بأناس ذوي خبرات مختلفة و من مجتمعات مختلفة
و هذه هي قصتنا
حسنا، لقد ألهمنا
مشهد من فيلم ( 2 terminator) ل T-1000
و فكرنا لماذا لا يمكن لطابعة ثلاثية اﻷبعاد أن تعمل بهذه الطريقة
حيث يكون لديك جسم يبرز من خلال عجين
في وقت آني
و بدون مخلّفات
لصنع أشياء عظيمة ؟
حسنا تماما مثل الأفلام
و هل يمكن ان تلهمنا هوليوود
و نصل لطريقه لتنفيذ هذا العمل؟
و كان هذا هو تحدينا
و كانت مقاربتنا أننا لو استطعنا عمل هذا
اذن فيمكننا وضع الاعتبارات الثلاثة الرئيسيه التي تمنع الطباعه ثلاثية الأبعاد
من أن تصبح عملية صناعية
أولا، الطباعة ثلاثية الأبعاد تأخذ وقتا طويلا
فهناك عش غراب ينمو أسرع من أجزاء مطبوعة بثلاثية الأبعاد. (ضحك)
استخدام عمليه التصنيع طبقة فوق طبقة
تقود الى تشوه في الخواص الميكانيكية
و لو أستطعنا أن ننتج الأجزاء بشكل مستمر فأنه يمكننا تلافي هذه التشوهات
و لو استطعنا أن ننتجها حقا بسرعة ، فانه يمكننا البدء باستخدام مواد
ذاتية المعالجة، و عليه يمكننا الحصول على خصائص مذهله.
لذلك لو استطعنا سحب هذا الشئ خارجا، بشكل يحاكي هوليوود،
فأنه يمكننا في الحقيقه نباشر التصنيع ثلاثي الأبعاد.
طريقتنا هي استخدام بعض المعرفة الأولية
في كيمياء البوليمرات
لجمع الضوء مع الاكسجين لانتاج أشياء بشكل مستمر.
الضوء و الأكسجين يعملان بطريقتين مختلفتين.
الضوء يستطيع أن يأخذ مادة راتنجية (صمغية) و يحولها لماده صلبة،
و يستطيع تحويل سائل الى صلب،
و الأكسجين يثبط هذه العملية.
لذلك فالضوء و الأكسجين على طرفي نقيض.
من وجهه نظر الكيمياء،
و لو استطعنا التحكم مكانيا في الضوء و اﻷكسجين،
فانه يمكننا التحكم في هذه العميله.
و نحن نشير الى هذا ب .CLIP ( الانتاج المستمر لسطح بيني سائل).
و هو يحتوي على ثلاث مكونات وظيفية.
أولا، يحتوى على وعلء للعجين،
تماما مثل T-1000.
في قاع هذا الوعاء توجد نافذة خاصة.
و سأعود اليها لاحقا.
بالاضافة الى ذلك، فهي تحتوي على درجه تنخفض في هذا العجين
و تسحب الجسم خارج السائل.
أما المكون الثالث فهو نظام اسقاط ضوئي رقمي
تحت الخزان،
يتوهج بضوء فوق بنفسجي.
و الآن، أهم جزء وهو النافذة الموجودة أسفل الوعاء،
انها مركبه، انها نافذة خاصة جدا.
انها ليست فقط شفافه لعبور الضوء و لكنها نافذه أيضا للأكسجين.
ان لها خصائص مثل عدسات النظر.
اذن نستطيع رؤيه كيف تعمل هذه الطريقة
تستطيعون الآن رؤيه أنه مع خفض الدرجه هناك
في عمليه تقليدية، مع نافذه منفذه للأكسجين،
يمكنكم عمل شكل ثنائي اﻷبعاد
و تنتهون بلصق هذا على النافذه بنافذه عادية
و هكذا لانتاج الطبقه التالية، يجب عليكم فصلها،
انتاج الراتينج الجديد، أعيدوها،
و كرروا هذه العمليه مرات و مرات.
و لكم باستخدام نافذه خاصه جدا،
ما يمكننا فعله، مع الأكسجين القادم من القاع
عندما يقع عليه الضوء،
فان الأكسجين يثبط التفاعل،
و نكون منطقة ميتة.
هذه المنطقة الميتة سُمكها عدة عشرات من الميكرون متر.
هذا حوالي مرتان الى ثلاث أضعاف قطر كرات الدم الحمراء،
تماما عند سطح النافذه يبقى العجسن سائلا،
و نحن نسحب هذا الجسم لأعلى،
و كما تحدثنا عمه في بحث علمي،
كلما استطعنا تغيير كميه الأكسجين، كلما استطعنا تغيير سُمك الطبقة الميتة.
اذن لدينا عدة متغيرات رئيسيه نستطيع التحكم بها: كميه اﻷكسجين،
الضوء، شده الضوء، الجرعة المعالجه،
اللزوجه، الشكل الهندسي،
و نستخدم برنامج معقد جدا للتحكم في هذه العملية.
النتيجه مذهله جدا.
انها أسرع ب 25 الى 100 مرة من الطابعات ثلاثيه اﻷبعاد التقليدية،
و هذا تغيير في قواعد اللعبه.
بالاضافه الى ذلك. كلما زادت قدرتنا على دفع السائل للمنطقه الفاصلة،
نستطيع الوصول الى 1000 مرة أسرع حسبما أعتقد،
و هذا في الحقيقه يعطي فرصة لانتاج كميه كبيره من الحرارة،
و ﻷنني مهندس كيميائي فاني مهتم جدا بانتقال الحراره
و الفكره أنه من المحتمل أن نمتلك طابعه ثلاثية اﻷبعاد تبرد بالماء يوم ما،
لأنها سوف تعمل بشكل سريع جدا.
بالاضافه الى ذلك، و ﻷننا ننتج أجسام فنحن نلغي الفواصل الطبقية،
لتصبح اﻷجزاء متجانسه و متحدة
فأنتم لا تستطيعون رؤيه اﻷسطح.
فلديكم أسطح متجانسه على مستوى الجزيئات.
و الخصائص الميكانيكيه لأغلب الأجزاء المصنوعة بالطابعه ثلاثية اﻷبعاد
موسومة بأن خصائصها تعتمد على الاتجاه
الذي تقوم بطباعتها عليه، بفعل البناء الطبقي.
و لكن عند انتاج اجزاء بهذه الطريقة،
فان الخصائص لا تعتمد على اتجاه الطباعة.
فهذا يبدو مثل اﻷجزاء المصنوعه بالصب.
المختلف كليا عن الطباعه ثلاثية اﻷبعاد التقليدية.
اضافة، نحن نستطيع الاستغناء
عن كتاب كيمياء البوليمرات،
و نستطيع تصميم طرق كيميائية تستطيع تحسين الخواص
التي تريدها فعلا للطباعة ثلاثية الأبعاد.
(تصفيق)
هذه هي. هذا عظيم.
أنت دائما تخاطر بأن شيء كهذا قد لا يعمل على المسرح، صحيح؟
و لكننا نستطيع الحصول على مواد بخصائص ميكانيكية عظيمة.
للمره اﻷولى، من الممكن ان يكون لدينا لدائن
مرنة جدا أو ماصّة جيدة للصدمات.
فكروا بالتحكم في الاهتزازات أو أحذية رياضيه عظيمة، على سبيل المثال.
من الممكن تصنيع مواد لها صلابة هائلة،
صلابة عالية لكل وحده وزن، مواد قوية حقا،
لدائن عظيمة حقا،
اذن أقذف هذا للمستمعين هناك.
خواص عظيمة للمواد.
و كذلك الفرصه الآن، لو قمنا تصنيع جسم
له خصائص تصلح لمنتج نهائي،
و أنت تفعل ذلك بسرعات مختلفة،
يمكنك فعلا تغيير التصنيع.
حاليا، في التصنيع، ما يحدث هو،
ما يسمى بالخيط الرقمي في الصناعة الرقمية.
فنحن نستطيع البدء من رسم بالكومبيوتر، تصميم نموذج للتصنيع.
عادة تنقطع الخيوط عند مرحله النمذجة،
لأنك لا تستطيع المرور بكل الطريق نحو التصنيع
ﻷن معظم الشياء لا تملك الخصائص التي تمكنها من جعلها منتج نهائي.
يمكننا الآن ربط الخيوط الرقمية
على طول الطريق من التصميم الى النمذجة الى التصنيع.
و هذه الفرصة حقا تفتح المجال لكل انواع الأشياء،
من سيارات أكفأ في استخدام الوقود تتعامل مع خصائص شعرية عظيمة
بمقدار عالي من نسبة القوة الى الوزن،
ريش محركات جديدة، كل اﻷشياء الرائعه.
فكروا لو أنكم تحتاجون دعامة في موقف طارئ،
فبدلا من أن يقوم الطبيب بأخة دعامة من على الرف
حيث هناك أحجام قياسية فقط،
ستحصل على دعامه ممصمة لك، طبقا لتشريح جسدك
باستخدام أجزاء من جسدك،
الطباعة في المواقف الطارئة في وقت آني
و يمكن لهذه الدعامة أن تخرج بعد 18 شهرا فعلا تغيير في قواعد اللعبة.
أو في طب اﻷسنان الرقمي هذا النوع من التركيبات
حتى أثناء جلوسك على كرسي طبيب اﻷسنان.
و تنظر الى التركيبات التي قد يصنعها طلابي
في جامعة كارولينا الشمالية.
هذه تركيبات دقيقة رائعة.
تعلمون، العالم حقا جيد التصنيع الدقيق جدا (النانو).
قانون مور أثبت أشياء من 10 ميكرون و أقل.
حقا نحن جيدين في هذا،
و لكن في الواقع فأنه من الصعب جدا صنع أشياء من 10 الى 1000 ميكرون،
في مقياس الميزو.
و طرق الكشط من صناعة السيليكون
لا تستطيع عمل هذا بشكل جيد.
انها لا تستطيع حفر الرقائق جيدا.
و لكن هذه الطريقة
نستطيع انبات هذه الأجزاء من القاع الى اعلى
باستخدام الصناعة بالاضافة.
و صنع اشياء مذهلة في عشرات الثواني،
تفتح عصرا جديدا في تكنولوجيا المستشعرات،
طرق جديده لتوصيل اﻷدوية،
تطبيقات جديده لمعمل على شريحة، حقا تغيير في قواعد اللعبة.
لذلك فان فرصة صناعة أجزاء في وقت آني
و لديها خصائص منتج نهائي
تفتح الطريق حقا للصناعه ثلاثية البعد،
و بالنسبه لنا، فان هذا مثير جدا لأنه حقا يحتوي على
التداخل بين العتاد ، و البرمجيات و علم الجزيئات
و أنا لا استطيع الانتظار ﻷرى المصممين و المهندسين حول العالم
على وشك القدره على انجاز أعمالهم بهذه الأداة.
شكرا لاستماعكم.
(تصفيق)