Η τρισδιάσταση εκτύπωση προσφέρει λύσεις

Τα τελευταία τέσσερα χρόνια, μια σειρά από γεγονότα κατάφεραν να φέρουν μαζικά στην επιφάνεια πληθώρα προβλημάτων που η σύγχρονη βιομηχανική πολιτική επιλεκτικά αγνοούσε ή υποτιμούσε. Με τα πρώτα lockdowns της πανδημίας COVID-19 το 2020, εμφανίστηκαν και τα πρώτα προβλήματα στην εφοδιαστική αλυσίδα. Ένας παρατεταμένος αποκλεισμός στο διεθνές εμπόριο προκάλεσε τεράστια καθυστέρηση στις αποστολές εμπορευμάτων, με τη ζήτηση και το κόστος αποστολής εμπορευματοκιβωτίων να εκτοξεύονται.

 

Το πρόβλημα κλιμακώθηκε ‒κυρίως για την Ευρώπη‒ μετά και το ατύχημα του πλοίου της Evergreen στη διώρυγα του Σουέζ, παρατείνοντας ακόμη περισσότερο τις καθυστερήσεις στην άφιξη, τόσο τελικών προϊόντων, όσο και πρώτων υλών. Από την εφαρμογή των πρώτων μέτρων αποκλεισμού και καραντίνας, η μία μετά την άλλη, οι χώρες συνειδητοποίησαν το πραγματικό κόστος της εξάρτησης της παραγωγής από τρίτες χώρες, με τρανό παράδειγμα τις μάσκες και τα μέσα ατομικής προστασίας. Στον απόηχο της πανδημίας, τα πρώτα σημάδια απεξάρτησης και ηπειρωτικής επιστροφής των υπερπόντιων βιομηχανικών γραμμών εμφανίστηκαν σε ένα ευρύ φάσμα τομέων, όπως η παραγωγή ημιαγωγών, φαρμακευτικών και χημικών ουσιών, μέχρι και μέσα ηλεκτροκίνησης.

 

Με μια συνεχή αυξητική τάση, χώρες και εταιρείες που εκμεταλλεύονται το φθηνό εργατικό δυναμικό με την παρουσία τους σε τρίτες χώρες, προσπαθούν να ανακτήσουν και να επαναφέρουν μέρος των δραστηριοτήτων τους σε εγχώρια εδάφη, σε μια προσπάθεια απεξάρτησης αλλά και μείωσης στα κόστη και στον χρόνο μεταφοράς. Μια εναλλακτική λύση, σε μέρος του προβλήματος αποκέντρωσης, υπόσχεται να φέρει η υιοθέτηση διεργασιών τρισδιάστατης εκτύπωσης (γνωστή και ως 3D-printing ή Additive Manufacturing).

 

Ο όρος τρισδιάστατη εκτύπωση αναφέρεται στη μέθοδο με την οποία ένα φυσικό αντικείμενο παράγεται με τη διαδοχική εναπόθεση στρωμάτων του υλικού, εν αντιθέσει με τις παραδοσιακές μεθόδους κατασκευής όπως οι διεργασίες αφαίρεσης υλικού, χυτεύσεις και συγκολλήσεις/συγκροτήσεις. Αν και οι αρχικές προσεγγίσεις στην τρισδιάστατη εκτύπωση εμφανίστηκαν από τη δεκαετία του 1980, τα τελευταία 15 χρόνια παρουσιάζεται ραγδαία ανάπτυξη με όλο και περισσότερους τομείς της παραγωγής να υιοθετούν τέτοιες μεθόδους. Ανάμεσα στην πληθώρα των πλεονεκτημάτων που προσφέρει η τρισδιάστατη εκτύπωση, συγκαταλέγεται και η δυνατότητα να παράγει κανείς περίπλοκες γεωμετρίες, που προηγουμένως δεν ήταν δυνατό, με τη χρήση μιας διεργασίας, επιτρέποντας τη σύμπτυξη πολλών επιμέρους αντικειμένων σε ένα ή τη μείωση μάζας και όγκου σε ένα αντικείμενο, δημιουργώντας έτσι ένα ελαφρύτερο τελικό προϊόν. Το πλεονέκτημα αυτό εκμεταλλεύτηκε ο τομέας των αερομεταφορών καθώς ελαφρύτερα αεροσκάφη προσφέρουν δραματική μείωση στο κόστος καυσίμου, και η υιοθέτηση αυτή από τον τομέα της αεροναυπηγικής βοήθησε στην εκθετική ανάπτυξη των τελευταίων χρόνων. Νέες εξελίξεις της έρευνας και τεχνολογίας, όπως η δυνατότητα εκτύπωσης μεγάλων αντικειμένων, βοηθούν την επέκταση της τρισδιάστατης εκτύπωσης και σε άλλους τομείς όπως η ναυτιλία και ο κατασκευαστικός τομέας. Για παράδειγμα, μια εκτύπωση μεταλλικής προπέλας πλοίου μπορεί να ολοκληρωθεί σε χρονικό διάστημα μόλις δύο εβδομάδων από οποιοδήποτε μέρος του κόσμου με έναν ρομποτικό εκτυπωτή, σε αντίθεση με την τρέχουσα μέθοδο χύτευσης που μπορεί να γίνει μόνο σε συγκεκριμένα χυτήρια με αρκετούς μήνες ως ελάχιστο χρόνο κατασκευής.

 

Στην Κύπρο, η τρισδιάστατη εκτύπωση, πέραν των ερευνητικών κέντρων, χρησιμοποιείται κατά κόρον ως μέθοδος ταχείας πρωτοτυποποίησης, με χρήση νημάτων θερμοπλαστικών υλικών. Τρισδιάστατοι εκτυπωτές μεταλλικών αντικειμένων υπάρχουν μόνο δύο σε ακαδημαϊκό επίπεδο (τεχνολογίες WAAM και SLM στο Πανεπιστήμιο Κύπρου), με άλλες δύο μεγάλες χρηματοδοτήσεις να αναμένουν υλοποίηση στον εγγύς ορίζοντα (μία στον Cyprus Space Exploration Organisation και μία για τη δημιουργία του Additive Manufacturing and Advanced Materials Competence Centre στο Πανεπιστήμιο Κύπρου).

 

 Όσον αφορά την τοπική βιομηχανία, με δεδομένο τον περιορισμένο αριθμό φυσικών πόρων και πρώτων υλών του νησιού και την εξάρτησή μας από τη ναυτιλία ως μόνο μέσο άφιξης προϊόντων, δημιουργούνται οι κατάλληλες συνθήκες για χρήση και υιοθέτηση τεχνολογιών τρισδιάστατης εκτύπωσης. Στο Editorial του μήνα Σεπτεμβρίου 2024 (Τεύχος #291), η συνάδελφος Δρ Ζωμενή επισήμανε την επιβολή από την Ευρωπαϊκή Ένωση δράσεων για τη μείωση της εξάρτησης της Ευρώπης από τρίτες χώρες σε επίπεδο πρώτων υλών. Χωρίς όμως τις κατάλληλες ‒και συχνά δαπανηρές‒ εγκαταστάσεις, η εξάρτηση της βιομηχανίας από τρίτες χώρες παραμένει. Η τρισδιάστατη εκτύπωση δεν παρουσιάζεται ως πανάκεια, προσφέρεται όμως ως μια μερική λύση σε επιμέρους προβλήματα για περιορισμό της εξάρτησης.

 

Δρ Μιχάλης Μπενάκης

Ηλεκτρολόγος Μηχανικός