در سال ۱۹۸۰ یک وکیل ژاپنی به نام هیدئو کداما (Hideo Kodama) اقدام به ثبت اختراع دستگاهی می‌کند که می‌تواند اشیاء سه بعدی بسازد. مسئولین به او یک سال فرصت می‌دهند که نمونه کاربردی دستگاه را ارائه کند. او در مدت مقرر موفق به ساخت دستگاه نمی‌شود و ثبت اختراع او به حالت تعلیق در می‌آید.
چهار سال بعد گروهی در فرانسه در تلاش برای ثبت اختراع اولین دستگاه پرینتر سه بعدی، با شکست مواجه می‌شوند چرا که از نظر مسئولین مربوطه این تکنولوژی به هیچ وجه صرفه اقتصادی ندارد و آینده روشنی در کسب و کار برای آن قابل مشاهده نیست. این حق اختراع هم ثبت نمی‌شود تا در آینده مهندس جوانی در آمریکا این اختراع را به نام خود کند.
چاک هال (Chuck Hull)، مهندسی است که در شرکتی کار می‌کند که روکش‌های فوتوپلیمر برای میز و صندلی تولید می‌کند. فوتوپلیمرها نوع خاصی از پلیمرها هستند که با تابش نور فرابنفش به حالت جامد در می‌آیند. چاک هال با خودش فکر می‌کند که اگر به جای پوشش دادن، لایه‌های متعددی با نور سفت شوند، و این کار تکرار شود، می‌توان به یک حجم سه بعدی رسید. او این ایده را با مدیران شرکت در میان می‌گذارد و آن‌ها تصمیم می‌گیرند که کارگاهی مجهز را در اختیار او بگذارند تا ایده خود را اجرایی کند.
پس از سعی و خطاهای بسیار، سرانجام او موفق به ساخت اولین دستگاه پرینتر سه بعدی میشود که با تکنولوژی استریولیتوگرافی یاStereolithography یا همان SLA کار می‌کند. فرمت STL هم از ابداعات اوست. اولین قطعه‌ای که با این دستگاه تولید شد، هنوز موجود است. یک فنجان شستشوی چشم.
چاک هال شرکت خودش را با نام DTM Inc. ثبت می‌کند و شروع به ابداع روش‌های دیگر پرینت سه بعدی مانند SLS می‌کند. در نهایت این شرکت توسط شرکت ۳D Systems خریداری میشود.
آنچه خواندید گزارشی کوتاه از پیدایش فناوری پرینت سه بعدی بود. فناوری که به لطف رسانه‌ها امروز اسمش را همه جا می‌شنویم. شاید برای شما سوالی به وجود آمده باشد. اگر این فناوری حدود ۳ دهه پیش شکل گرفته پس چرا به تازگی رسانه‌ای شده و همه از آن صحبت می‌کنند؟
خوب راستش را بخواهید به هیچ وجه نیست. از اواخر دهه ۸۰ میلادی که اولین دستگاه پرینت سه بعدی به بازار عرضه شد، شرکت‌های زیادی به وجود آمدند که در این زمینه کار کردند و تکنولوژی‌های جدید پرینت سه بعدی را به بازار معرفی کردند. در همان زمان هم رسانه‌ها بیکار ننشسته بودند و مثل امروز، البته با کمی رویاپردازی بیشتر درباره آن صحبت می‌کردند.
اما در دهه اول شکل گیری صنعت پرینت سه بعدی، این شرکت‌های بزرگ بودند که به آن توجه کردند و سعی کردند که از این تکنولوژی در فرآیندهای خود بهره ببرند. همانطور که می‌دانید یکی از نام‌های پرینت سه بعدی، نمونه سازی سریع یا Rapid Prototyping است. این نام همان نامی است که صنایع مختلف، این تکنولوژی را با آن شناختند. استفاده‌های اولیه پرینت سه بعدی برای نمونه سازی سریع بود. دیگر نیازی به ساختن نمونه‌ها با دست و دستگاه‌های غیر دقیق نبود و مواد اضافی کمتری هم در این پروسه ایجاد می‌شد. پس طراحان به آن علاقه‌مند شدند و به استفاده از آن روی آوردند.
در اواسط دهه ۹۰ هم شرکت Stratasys اولین پرینتر با تکنولوژی FDM که مخفف Fused Deposition Modeling می‌باشد را روانه بازار کرد و به صحنه رقابت در این صنعت وارد شد.
اما هرچقدر هم شرکت‌های مختلف و طراحان و رسانه‌ها از این تکنولوژی می‌گفتند باز هم یک جای کار می‌لنگید. قیمت بسیار بالای دستگاه‌های پرینت سه بعدی که در انحصار چند شرکت خاص قرار داشت این دستگاه را تنها به یک گزینه گرانقیمت و دور از دسترس تبدیل کرده بود و افراد عادی به سختی می‌توانستند تصور کنند که پرینترهای سه بعدی دقیقا چگونه کار می‌کنند. از طرف دیگر خطاهای این دستگاه‌ها در مدل‌های پیچیده که به نقص در آن‌ها می‌انجامید، آینده این تکنولوژی را با ابهام مواجه کرده بود.
همگانی شدن پرینترهای سه بعدی
در واقع از اواخر دهه ۸۰ تا سال ۲۰۰۰ مردم داشتند تنها اسم این تکنولوژی را می‌شنیدند و کم کم می‌فهمیدند که نحوه کار آن چیست.
از اوایل قرن ۲۱ اخبار جذاب دنیای سه بعدی همه را هیجان‌زده کرد. اولین عضو زنده بدن انسان پرینت شد. اخبار عجیبی که مثل فیلم‌های علمی تخیلی بود.
اما اتفاق مهم دیگری در راه بود که این صنعت را دگرگون می‌کرد. در سال ۲۰۰۵ یک پروفسور مهندسی مکانیک در انگلیس، دکتر آدریان بویر (Adrian Bowyer) پروژه‌ای تعریف کرد که پرینترهای سه بعدی را به روی میزهای کارگاه‌های کوچک و خانه‌ها می‌آورد. چالش، طراحی دستگاهی بود که بتواند خودش و یا حداقل قسمت عمده‌ای از بخش‌های خودش را تولید کند. پروژه‌ای که The Republican Rapid-Orototyper Project نام گرفت و ما امروز آن را با نام کوتاه شده RepRap می‌شناسیم.
این پروژه تبدیل به جنبشی شد که هزاران نفر از سراسر دنیا در آن مشارکت کردند و پرینت سه بعدی را به یک تکنولوژی متن باز تبدیل کردند. نتیجه این جنبش این شد که در سال ۲۰۰۸ اولین دستگاه رپرپ ساخته شد. از همین زمان بود که توجه رسانه‌ها بیش از پیش به این تکنولوژی جلب شد و از پتانسیل‌های بزرگ آن سخن به میان آمد.
شکل گیری پلتفرم‌های حمایت جمعی یا کراودفاندینگ مثل کیک استارتر باعث شد که پروژه‌های توسعه پرینترهای سه بعدی شخصی به راحتی حمایت شوند و در سال‌های بعد دستگاه‌های زیادی روانه بازار عمومی شدند.
معروف‌ترین پروژه‌ای که در این مدت شکل گرفت MakerBot بود که کیت‌های آماده برای مشتریان ارسال می‌کرد و افراد می‌توانستند خودشان یک پرینتر سه بعدی را سرهم بندی کنند. این گروه بعدها توسط شرکت Stratasys خریداری شد.
در واقع با نگاهی به تاریخچه پرینت سه بعدی می‌بینیم که از اواخر دهه ۹۰ نام این تکنولوژی همه جا شنیده می‌شد. اما چند فاکتور مهم بود که اهمیت آن را بسیار بالا برد و به جایگاه امروز آن رساند :
- کاهش شدید قیمت دستگاه‌های پرینت سه بعدی
- افزایش دقت این دستگاه‌ها
- متن باز شدن بخشی از این تکنولوژی
- شکل گیری پلتفرم‌های مختلف برای به اشتراک گذاری مدل‌های طراحی‌شده و پرینترها با دیگران
- عرضه نرم‌افزارهای طراحی سه بعدی با کاربری آسان
- شکل گیری جنبش خلاق که به ارتباط مهندسین و طراحان و علاقه‌مندان به این تکنولوژی‌ها امکان برقراری ارتباط و خلق پروژه‌های جدید می‌داد
امروز کجا هستیم؟
یکی از بهترین ابزارها برای بررسی وضعیت تکنولوژی‌های مختلف، نمودار گارتنر برای روند تکنولوژی‌هاست که به gartner’s hype cycle معروف است و در زیر آن را می‌بینید.
به طور خلاصه، ابتدا یک تکنولوژی توجه رسانه‌ها را به خود جلب می‌کند. نمونه کاربردی از آن وجود ندارد یا در دسترس عموم نیست اما تصویری که از آن به وجود می‌آید انتظارات را به شدت بالا می‌برد. کم کم تکنولوژی وارد بازار میشود و این تقریبا مساوی است با حداکثر انتظارات از آن. افراد و سازمان‌های کمی به استفاده از آن روی می‌آورند اما خیلی‌ها با احتیاط با آن برخورد می‌کنند. به مرور زمان افراد می‌فهمند که این تکنولوژی محدودیت‌هایی هم دارد و همه چیز آنطور که فکر می‌کردند نبود و سطح انتظارات و سر و صدای رسانه‌ها با شیب زیادی کاهش پیدا می‌کند. پس از آن گروه‌هایی که دید بلند مدت دارند و به رسانه‌ها توجهی ندارند به توسعه این تکنولوژی ادامه می‌دهند و با شیب ملایمی آن را گسترش می‌دهند که مصادف میشود با استفاده دیگر افراد که اکثرا در برخورد با تکنولوژی‌های جدید محافظه‌کار هستند.
به احتمال زیاد تکنولوژی پرینت سه بعدی جایی روی سراشیبی نمودار قرار دارد. ما اوج این تکنولوژی را تجربه کرده‌ایم و حالا داریم با محدودیت‌ها و واقعیت‌های این تکنولوژی آشنا می‌شویم. اما این تکنولوژی جایی نمی‌رود. در واقع تازه داستان شروع شده و گروه‌های جدی‌تر بر روی آن کار خواهند کرد و با شیبی ملایم آن را توسعه خواهند داد. تکنولوژی که امروز به افراد زیادی فرصت خلق چیزهایی را داده که تا چند سال پیش تصورش هم مشکل بود.
امید