Wakuzaji na watengenezaji sawa wameota siku ambayo, badala ya kutuma kwa sehemu, wangeweza kupima haraka na kwa urahisi na kujitengenezea.

Ndoto hiyo inakaribia kuwa ukweli zaidi kuliko wakati mwingine wowote, kwani sayansi na sanaa ya uchapishaji wa 3D inakua katika wigo na umaarufu. Teknolojia hiyo huwezesha watu binafsi na makampuni kuchapisha vipengee vilivyobinafsishwa kwenye tovuti, na aina mbalimbali za sifa na utendaji zinazoongezeka kila mara.

"Bado sijakutana na tasnia ambayo haiwezi kusaidiwa na uchapishaji wa 3D," Mike Nagel, meneja wa teknolojia ya biashara wa Mifumo ya Teknolojia ya Juu, wakati wa wasilisho kwenye kongamano la Maarifa la mwaka huu la Produce Marketing Association (PMA) Tech Knowledge. Nagel amefanya kazi na idadi ya viwanda, ikiwa ni pamoja na usindikaji wa chakula na kilimo, katika kutekeleza mifumo ya uchapishaji ya 3D.

Uchapishaji wa 3D tayari unatumika kutengeneza vitu kama vile viungo vya binadamu, viungo bandia, fomu za ujenzi na sehemu za gari. Zaidi ya sehemu 1,000 kwenye ndege ya hivi punde ya Airbus zimechapishwa kwa 3D.

Msingi wa uchapishaji wa 3D unatokana na njia tofauti ya kuangalia utengenezaji, Nagel alisema. Njia ya kitamaduni inaitwa subtractive, ambapo kipande kikubwa cha malighafi hupunguzwa, kufinyangwa na kutengenezwa kuwa bidhaa inayotaka. Katika ulimwengu wa sanaa, mchongaji ndiye fundi mkuu wa utengenezaji wa kupunguza.

"Kwa kulinganisha, nyongeza, au 3D, huchukua kile unachobuni na kuchapisha kile unachohitaji," Nagel alisema.

Utengenezaji wa kitamaduni unaweza kumaanisha kushughulikia nyakati za muda mrefu, zana za gharama kubwa na mapungufu ya muundo, na mara nyingi inafaa zaidi kwa idadi kubwa ya bidhaa, Nagel alisema. Ujio wa teknolojia ya uchapishaji ya 3D huwezesha majibu ya haraka, uwezo wa kuchapisha tu sehemu zinazohitajika na uwezo wa kupima na kutupa kwa hatari ndogo. Aina hii ya utengenezaji inafaa zaidi kwa ubinafsishaji na kiwango cha chini cha bidhaa.

Kuna aina mbalimbali za teknolojia zinazotumika katika uchapishaji wa 3D, lakini pengine njia bora ya kufahamu teknolojia ni kufikiria jinsi icing inaongezwa kwenye keki. Kichapishaji, kinachofanya kazi kutoka kwa muundo uliopangwa tayari, unaosaidiwa na kompyuta (CAD), hutumia nyenzo zinazohitajika katika tabaka ili kuunda bidhaa ya mwisho.

Mbili kati ya teknolojia kuu za uchapishaji ni polijeti na muundo wa utuaji uliounganishwa, au FDM. Polyjetting ni sawa na uchapishaji wa jadi wa pande mbili, kuanzia na kioevu kibichi kinacholishwa kupitia kitanda kikavu ambacho hutupa nyenzo kwenye uso kwa tabaka. Mwanga wa ultraviolet hutumiwa kuambatana na nyenzo za uchapishaji kwenye uso unaohitajika. FDM ni teknolojia ya zamani. Inalisha filament ya plastiki ya nyenzo zinazohitajika kupitia gari la kuendesha gari. Kisha nyenzo hiyo inapokanzwa na kutolewa, pia safu na safu.

Vichapishaji hutofautiana kwa ukubwa na uchangamano, na hutumiwa na wapenda hobby ya nyumbani (ambao wamekusanyika katika jumuiya za mtandaoni za wapenda shauku kwenye tovuti kama vile thingiverse.com) kwa watengenezaji wakuu.

"Katika duka letu, tuna bidhaa ndogo kama kichapishi cha karatasi cha mezani chenye mwelekeo-mbili hadi mifumo ambayo ni pauni 8,000 na kubwa kama SUV kubwa, na kisha kila kitu katikati," Nagel alisema.

Kilimo pia kinachunguza faida za sehemu na nyenzo zilizochapishwa za 3D. Nagel na Advanced Technology Systems zimefanya kazi na kampuni za mashine za shamba kuchapisha vipengee kama vile viambatisho na viombaji mbegu maalum. Kwa kiwango kidogo, tovuti ya FoodRising.org inatoa programu ya uchapishaji ya 3D bila malipo kutengeneza vitu kama vile vali, vibano na viunga.

Kampuni ya mashine kwa kawaida hufanya viambatisho vyake vya mashine kwa ukingo wa mzunguko, ambao haukuwa na uwezo wa kufikia jiometri na maumbo yote yaliyohitajika. Uchapishaji wa 3D uliruhusu kampuni kuzalisha viambatisho vya mfano kwa gharama nafuu kwa mchanganyiko wa vichwa 12, na kupima ufanisi wao katika hali mbalimbali za uga.

"Hili si jambo watakalotengeneza mamilioni," Nagel alisema. "Uchapishaji wa 3D hupunguza hatari yao na huruhusu pindo kujaribu kitu kipya na kujaribu maumbo na ukubwa tofauti."

Aina zingine za utengenezaji wa chakula zinaona kuongezeka kwa matumizi ya uchapishaji wa 3D. Wao ni pamoja na:

  • Kuweka chupa: Laini ya chupa inayohitaji kubadilishwa mara kwa mara katika saizi za kontena, na mabadiliko yanayoambatana katika uwekaji zana, inaweza kunufaika kutokana na teknolojia ya uchapishaji ya 3D ili kushughulikia aina mbalimbali za ukubwa wa chupa.
  • Vyakula vya kiamsha kinywa: Watengenezaji wa nafaka wanatumia uchapishaji wa 3D kutengeneza maumbo mapya ya nafaka - kwa kuongeza, dhana hii inaweza kutumika kwa upunguzaji wa kipekee wa mazao na aina zingine za vyakula.
  • Ufungaji: Kadiri maumbo na saizi za kifurushi zinavyobadilika kwa marudio zaidi, na maumbo ya kipekee zaidi yanavyohitajika, uchapishaji wa 3D unatumiwa kutoa viunzi vinavyotumika kwa mitindo hii mipya.
  • Rejareja: Ratiba za duka na maonyesho ya mahali pa ununuzi yanazidi kutolewa na uchapishaji wa 3D. Hii inaweza kuwa muhimu hasa wakati wa kupima mwelekeo wa vitu vinavyohitaji kuongeza ufanisi wa nafasi ya rafu iliyopo.

Mustakabali wa uchapishaji wa 3D huahidi matumizi mapana ya teknolojia na uwezo wa kuchapisha aina zaidi za vitu. Printers tayari zinaweza kutengeneza kitu kimoja na hadi mali 70 tofauti - zaidi ya ambayo inaweza kuhitajika, Nagel alisema.

Printa zinapaswa pia kupatikana kwa upana zaidi.

"Mwanzoni, makampuni makubwa yangenunua vichapishaji vingi vya 3D na kuziweka katika eneo moja. Wahandisi wote wangetuma faili kwenye kituo kikuu na kitovu hicho kingechapisha sehemu zote na kuzirudisha kwa watu walioziunda. Walifikiri hilo lilikuwa wimbi la ufanisi zaidi la siku zijazo. Sasa ni kinyume chake. Faida ya uchapishaji wa 3D ni kuwa nayo karibu nawe, na ndivyo makampuni yanafanya. Watajaribu vitu vipya mara nyingi zaidi na kuvitumia kwa njia wanayotaka kuvitumia.”

Ustadi wa kiufundi na utaalamu unahitajika ili kutengeneza miundo ambayo vichapishaji hutumia, ambayo itatoka kwa watu walio na mafunzo katika CAD. Kiwango fulani cha ujuzi kinahitajika pia kuchanganua miundo kwenye kichapishi. Walakini, siku moja tu ni muhimu kufundisha mtu kuendesha kichapishi, Nagel alisema.

"Ukifika kwenye duka letu huko St. Paul, Minnesota, utaona aina 15 tofauti za vichapishaji, na mtu mmoja anaweza kuziendesha zote," Nagel alisema. "Ufunguo wa teknolojia hii na faida kubwa kwake ni kwamba ni rahisi sana kufanya kazi."

Urahisi huu wa utendakazi unapaswa pia kuchochea ueneaji wa vichapishaji vya 3D kwa matumizi ya kibinafsi ya nyumbani. Printa rahisi zinapatikana kwa kiasi kidogo cha $500, na nambari zake zinaweza kukua kwa njia sawa na jinsi kompyuta za nyumbani zimepanuka.

Kama ilivyo kwa teknolojia zingine, tarajia kuona maendeleo katika uwezo wa uchapishaji wa 3D. Katika siku zijazo, mtu anaweza tu kuhitaji kufanya ni kuchanganua picha ya kitu ili kuanza kazi ya kukichapisha. Mbinu zingine isipokuwa kuweka tabaka, kama vile kuunda vitu vilivyomalizika kutoka kwa dimbwi la malighafi, zinaweza pia kutokea.

Na kisha kuna swali ambalo Nagel huulizwa kila wakati: Je, chakula kinaweza kuchapishwa? Je, kuna siku tunaweza kubofya kitufe na kupata tufaha nyororo, lenye juisi la Asali au nyanya yenye ubora wa urithi?

Jibu: Tayari "tunachapisha" chakula, ikiwa dhana inaweza kutumika kwa keki na vitafunio kama vile Twinkies. Nyenzo ya msingi - unga - ni umbo na sumu na kisha icing na frosting ni layered juu. Lakini kikwazo kikubwa cha uchapishaji wa chakula kutoka kwa viungo vya msingi ni suala la vyakula vingine vingi: Je, vitaonja vizuri? Hiyo inaweza kuwa sababu kwa nini moja ya vyakula vya kawaida vinavyofanyiwa majaribio kwa uchapishaji wa 3D ni chokoleti.