Walang Access sa Tiiyak na Kagamitan Pang-agham? Huwag Mag-alala – I-print Ito Gamit ang Additive Manufacturing

Ang pangangailangan para sa kagamitang pang-agham ay tumataas sa buong mundo. Ayon sa isang pagtatantiya, ang sukat ng pandaigdigang scientific instrument market size ay inaasahang lalaki mula sa bahagyang higit sa US$28 bilyon noong 2022 hanggang higit sa US$34 bilyon sa 2028, sa CAGR na 3.2%. 

Ang iba’t ibang uri ng kagamitang pang-agham ay tumutulong na pabilisin ang pag-unlad ng agham sa pamamagitan ng pagbawas ng panganib ng pagkakamaling pantao at pag-automate ng mga paulit-ulit na proseso. Nakakatulong ito na magpalaya ng oras para sa mga siyentista na mag-isip ng mga konsepto at solusyon.

Ayon kay Mikael Hagstroem, Chief Executive Officer ng Technology Networks, hanggang sa 70% ng oras ng isang manggagawa sa laboratoryo ay maaaring masayang sa pagsasagawa ng mga administratibong gawain, paghahanda, paghahanap at paglilinis ng datos, o pag-uulat.

Dahil nakakatipid ng maraming oras at nagpapadali ng proseso ang mga kagamitang pang-agham, maaaring nakakainis kung hindi makakakuha ng tiyak na kagamitang pang-agham sa tamang oras. Ngunit halos wala nang dahilan para magreklamo ngayon tungkol sa ganitong availability.

Ang additive manufacturing, na kilala rin bilang 3D printing, ay nagligtas. Paano nakakatulong ang additive manufacturing sa pag-access ng tiyak na kagamitang pang-agham ay tatalakayin natin nang mas detalyado sa mga susunod na bahagi. Ngunit bago tayo lumalim, magkaroon muna tayo ng mabilis na pangkalahatang-ideya kung ano ang additive manufacturing o 3D printing!

Ano ang Additive Manufacturing?

Isang kaugnay na paliwanag tungkol sa additive manufacturing, na inilathala ng MIT Sloan School of Management, ay naglalarawan nito bilang ‘ang proseso ng paglikha ng isang bagay sa pamamagitan ng pagbuo nito ng isang patong nang isang beses. Ito ay kabaligtaran ng subtractive manufacturing, kung saan ang isang bagay ay nililikha sa pamamagitan ng pagputol ng solidong bloke ng materyal hanggang sa makumpleto ang huling produkto.’

Sa pangkalahatan, ang proseso ng additive manufacturing ay sumusunod sa tatlong-hakbang na pagkakasunod-sunod, na ganito: 

• Una, isang disenyo ang nililikha sa laboratoryo. Maaari itong gawin gamit ang Computer-Aided Design o CAD at katulad na software. O maaari ring direktang i-scan ang isang bagay na nais i-print.
• Ang ikalawang hakbang ay kinabibilangan ng software na nagko-convert ng disenyo, hakbang-hakbang, sa isang layered framework, na susundan ng additive manufacturing o 3D printing machine.
• Ang huling hakbang, na siyang dahilan kung bakit tinatawag na 3D printing ang proseso, ay ang pagpapadala ng layered framework sa isang 3-D printer, na agad magsisimulang lumikha ng bagay. 

Ang additive manufacturing o 3D printing ay compatible sa maraming uri ng materyales, kabilang ang mga polymer, metal, ceramic, foam, gel, biomaterial, at iba pa. 

Ayon kay Arvind Kalidindi, isang PhD kandidato sa materyales na agham at inhinyeriya sa MIT:

“Hangga’t nakakahanap ka ng paraan upang lokal na pagdugtungin ang dalawang bahagi, maaari mo itong i-3-D print.”

Ang kakayahang ito at halos pangkalahatang compatibility ay ginagawang angkop ang 3D printing o additive manufacturing para sa paggawa ng tiyak na kagamitang pang-agham. Titingnan na natin ngayon ang ilang halimbawa nito sa ibaba: 

Mga Portable na Komponent ng Mass Spectrometer na 3D Printed at Iba Pa

Ang Mass Spectrometer ay isang aparato na maaaring makilala ang mga kemikal na sangkap. Ang mga mass spectrometer ay ginagamit sa iba’t ibang larangan, mula sa mga eksena ng krimen hanggang sa mga geological survey; marami itong layunin. 

Isang grupo ng mga mananaliksik mula sa MIT ang nakabuo ng isang 3D-printed mass filter na nagsisilbing pangunahing bahagi ng mass spectrometer. Kilala bilang quadrupole, ang miniaturized filter na ito ay mas magaan at mas mura kumpara sa tradisyonal na mga katapat nito. Habang ang commercial-grade mass filters, na gawa sa heat-resistant glass-ceramic, resin, ay nagkakahalaga ng higit sa US$100,000, ang mga mass filter na gawa sa additive manufacturing ay nagkakahalaga lamang ng ilang dolyar at maaaring gawin sa loob ng ilang oras. 

Ayon kay Velasquez-Garcia, principal research scientist sa MIT’s Microsystems Technology Laboratories, “May iba pang miniaturized quadrupole filters, ngunit hindi ito maihahambing sa professional-grade mass filters. Maraming posibilidad para sa hardware na ito kung ang sukat at gastos ay maaaring maging mas maliit nang hindi nakakaapekto sa performance.”

Habang ang halimbawa sa itaas ay isa sa mga pinakabagong tagumpay sa larangan, ang mga ganitong halimbawa ay naitala na sa larangan ng agham at teknolohiya R&D noon. Halimbawa, ang mga mananaliksik ng McGill University ay nakabuo ng isang lab-on-a-chip diagnostic technology na pumapalit sa paggamit ng maraming laboratory instrument at gumagana bilang mga miniaturized na teknolohiya. Ang chip ay maaaring gawin sa loob ng 30 minuto gamit ang 3D printing. Ayon sa mga ulat, ang solusyon ay maaaring bigyan ng kapangyarihan ang mga propesyonal sa pangangalagang pangkalusugan na lumikha ng “pinag-ayon na solusyon para sa tiyak na pangangailangan sa mismong punto ng pangangalaga.” 

Isa pang koponan ng mga mananaliksik ng MIT ang gumamit ng multi-material 3D printing upang lumikha ng self-heating fluidic devices na may kasamang built-in heating elements. Ang mga ito ay mga miniaturized na makina na maaaring mag-manipula ng mga likido at magpadali ng mga kemikal na reaksyon. Sa halip na maraming high-end na malalaking makina na sabay-sabay na gumagana, ang teknolohiyang ito ay kayang mag-detect ng mga sakit sa maliliit na sample ng dugo o likido. 

Pag-access ng Kagamitang Pang-agham mula sa Malalayong Lokasyon

Ang 3D printing ng mga kagamitang pang-agham at laboratoryo ay nakatulong din na alisin ang mga limitasyon na dulot ng pisikal o heograpikong distansya. Dati, kinakailangan ang isang sinanay na 3D printing operative na naroroon sa site. Gayunpaman, sa pagsisimula ng pandemya ng COVID-19, lumitaw ang mga solusyon na nagbigay-daan sa remote na pagtatrabaho sa larangan ng additive manufacturing.

Halimbawa, ang MakerBot CloudPrint ay nagbigay ng solusyon para sa mga engineering team na magtrabaho nang epektibo nang remote o mula sa magkakaibang lokasyon. Ang cloud-based na 3D printing platform nito ay nag-aalok ng seamless workflow sa mga team na may presensya sa maraming lokasyon. Ang mga inhinyero na nagtatrabaho sa iba’t ibang lokasyon ay maaaring mag-collaborate nang epektibo gamit ang mga 3D printer na ito sa pamamagitan ng pag-slice at paghahanda ng kanilang 3D prints direkta mula sa browser. 

Ang aparato ay may built-in na queueing at monitoring capabilities at pinapayagan ang mga gumagamit na magdagdag, mag-monitor, at kontrolin ang access sa mga konektadong MakerBot printer mula kahit saan. Mayroon din itong dashboard para sa centralized tracking at monitoring ng progreso ng pag-print. Ang live camera feeds ay tumutulong upang makuha ang pinakabagong status update sa mga print job.

Ang mga solusyon tulad nito at iba pa ay nagpagaan, nagpasimple, at nagpagastos ng epektibo sa workflow para sa maraming tagagawa ng kagamitang pang-agham. 

Mga Uri ng Tagagawa ng Kagamitang Pang-agham na Nakikinabang sa Additive Manufacturing/3D Printing

Ang mga tagagawa ng kagamitan para sa pananaliksik sa kalawakan ay isang segment na makikinabang nang malaki mula sa additive manufacturing o 3D printing. Ipinakita ng pananaliksik pang-agham ang paraan upang bumuo ng 3D-printed na laboratory equipment upang sukatin ang bulk na materyales sa matinding kondisyon na hatid ng mga proyekto ng eksplorasyon sa kalawakan. 

Noong 2022, ang Nature Journal ay nagbanggit ng isang pag-aaral kung saan isang 3D-printed na device ang binuo upang sukatin ang surface tension ng nanofluids. Ang resulta ng pagsukat ay maihahambing sa mga commercial na device. 

Sinuri din ng pag-aaral ang mga posibilidad ng paggamit ng mga instrumento sa pagsukat sa pamamagitan ng material extrusion 3D printing method upang sukatin ang napiling mechanical-physical properties ng bulk na materyales sa matinding kondisyon.

Isa pang uri ng tagagawa ng kagamitang pang-agham na nakikinabang sa additive manufacturing o 3D printing ay nasa larangan ng electronics. Ang precision ng laser-based additive manufacturing na proseso ay tumutulong sa paglikha ng microelectromechanical systems. Maaaring bumuo ng masalimuot na mga komponent tulad ng accelerometers at gyroscopes sa prosesong ito. 

Ang paggawa ng mga instrumentong pang-edukasyon ay isa pang larangan na maaaring epektibong magamit ang additive manufacturing. May mga 3D printer na tumutulong sa mga estudyante na mag-eksperimento gamit ang precision-engineered na hardware at industrial-grade na materyales. 

Ang ilang karaniwang tampok ng mga pasilidad na ito ay ang kanilang kakayahang magtrabaho gamit ang iba’t ibang source materials sa isang platform. Ligtas itong gamitin at hindi nangangailangan o kaunti lamang na personal protective equipment. Ang mga additive manufacturing instrument ay may built-in na software para sa madaling at seamless na kontrol at monitoring.

Maraming kumpanya ang ginagawang madali ang additive manufacturing o 3D Printing para sa iba’t ibang industriya. Titingnan na natin ngayon ang ilan sa mga kumpanyang ito.

#1. Markforged

Nag-aalok ang Markforged ng kumpletong hanay ng additive manufacturing solutions, kabilang ang mga industrial na 3D printer machine, performance materials tulad ng mga metal, continuous fiber, at composites, at enterprise software na tumutulong mapabuti ang workflow. 

May tatlong uri ng 3D printer ang Markforged, kabilang ang metal 3D printers, industrial composite 3D printers, at desktop composite 3D printers. Ang mga industriya na gumagamit ng mga solusyong ito ay kinabibilangan ng aerospace, automotive, consumer packaged goods, edukasyon at pananaliksik, electronics manufacturing, enerhiya, pederal at depensa, industrial equipment, medikal, atbp.

Isa sa mga pinakasikat na produkto mula sa Markforged ay ang FX10, ang next-generation industrial composite 3D printer ng kumpanya. Ang aparato ay may kasamang vision module at laser micrometer, advanced material chamber para sa mabilis na pag-load at mababang pangangailangan ng interbensyon ng gumagamit, 7” touchscreen, at heated build chamber na umaabot hanggang 60-degree centigrades.

Inanunsyo ng Markforged ang kanilang ika-apat na quarter at full-year 2022 results noong Marso 2023. Nakaranas ang kumpanya ng pagtaas ng kita ng 11% sa $29.7 milyon sa ika-apat na quarter ng 2022 mula $26.6 milyon sa ika-apat na quarter ng 2021. Ang full-year revenue ay tumaas ng 11% sa US$101.0 milyon noong 2022 kumpara sa $91.2 milyon noong 2021. Gayunpaman, ang gross profit ay bumaba ng 4% sa $50.7 milyon noong 2022 mula $52.9 milyon noong 2021.

#2. Hewlett Packard

Isa pang malaking kumpanya sa teknolohiya na malaki ang pamumuhunan sa paggawa ng 3D printing na magagamit ng lahat ay ang Hewlett-Packard o HP. Ang HP’s 3D printing solutions ay ginagamit sa iba’t ibang industriya, kabilang ang aerospace, consumer goods at electronics, edukasyon, pangangalagang pangkalusugan at medikal, industriyal, manufacturing services, molded fiber, orthotics at prosthetics, transportasyon at automotive, at iba pa. Isa sa mga application area na nangangailangan ng access sa tiyak na kagamitang pang-agham ay Edukasyon. Ang multi-jet fusion technology ng HP ay tumutulong sa pagbuo ng mga bahagi at functional prototypes sa maraming disiplina sa loob ng isang institusyong edukasyon/pananaliksik, mula sa engineering hanggang sa arkitektura. 

Ang Jet Fusion ng HP, mga 3D printing solution, ay tumutulong sa parehong basic at advanced na 3D lab research, kabilang ang mga isinasagawa sa development labs, additive manufacturing labs, university service bureaus, at hospital/medical 3D labs.

Iniulat ng HP ang kanilang Fiscal 2023 full-year at fourth-quarter results noong Nobyembre 21, 2023. Ang HP Inc. (HPQ ) at mga subsidiary nito (“HP”) ay nagrehistro ng net revenue na $53.7 bilyon, bumaba ng 15% (baba ng 12% sa constant currency) mula sa nakaraang taon. Ang net revenue ng ika-apat na quarter ay $13.8 bilyon, bumaba ng 6% (baba ng 5% sa constant currency) mula sa nakaraang taon.

#3. Formlabs

Ang Formlabs ay itinatag ng tatlong MIT graduate students noong 2011 na may layuning lumikha ng unang 3D printer na makakamit ang industrial, professional na kalidad ng bahagi sa abot-kayang presyo. Mula noon, ang kumpanya ay naging isa sa pinakamalaking supplier ng professional stereolithography at selective laser sintering 3D printer sa buong mundo. 

Ang portfolio ng Formlabs ay may halo ng abot-kayang, industrial-quality desktop 3D printer, malalaking format na 3D printer, at advanced desktop 3D printer para sa pangangalagang pangkalusugan. Ang kanilang mga printer ay maaaring gumamit ng higit sa 20 functional resins para sa prototyping at paggawa ng end-use parts. Compatible din ito sa hindi bababa sa anim na high-performance industrial-grade na materyales, kabilang ang nylon 11, nylon 12, TPU, polypropylene, glass, at carbon-filled nylon composites. Ang mga printer ay angkop gamitin sa ambient conditions, kung saan tanging PU resins lamang ang nangangailangan ng dry cabinet para sa kontrol ng kahalumigmigan. Gumagana rin ito nang maayos sa air environment at nitrogen atmosphere para sa pinahusay na katangian ng materyal at mas mababang refresh rates.

Ayon samga ulat na inilathala noong 2021, ang kumpanya ay nadoble ang kanyang valuation sa US$2 bilyon, kasunod ng US$150 milyong funding round na pinamunuan ng SoftBank Group’s Vision Fund 2. Bago ito, ang kumpanya ay may halagang higit sa $1 bilyon nang makalikom ng $15 milyon na pondo mula sa New Enterprise Associates (NEA) noong Agosto 2018.

Additive Manufacturing: Isang Game Changer sa Larangan ng Pananaliksik Pang-agham

Ang pananaliksik pang-agham ay nangangailangan ng mga makabagong makina, subalit ang mga ito ay mataas ang gastos na madalas ay lampas sa abot ng mga institusyong pananaliksik at mga independiyenteng mananaliksik. Dahil dito, ang 3D printing o additive manufacturing ay isang biyaya sa mga ganitong kaso, dahil madali itong paunlarin at mura. Bukod pa rito, nag-aalok ito ng mga resulta na maihahambing sa mga commercial na device pagdating sa precision, na mas mahal at karaniwang kayang bilhin lamang ng malalaking kumpanya at institusyon.

Higit pa rito, nilulutas din ng additive manufacturing ang mga hamon na dulot ng logistics. Mahalaga ito dahil ang pagdadala ng eksaktong kagamitang pang-agham sa tiyak na oras ng pangangailangan ay maaaring maging magastos at matagal. Sa ganitong aspeto, tumutulong din ang 3D printing na lutasin ang hamong ito.

Dagdag pa, kapag isinasaalang-alang ang pisikal na aspeto ng kagamitang pang-agham, na madalas mabigat at masalimuot at hindi angkop para sa transportasyon sa mahihirap na lugar, lalong nagiging malinaw ang mga benepisyo. Tulad ng nakita na natin sa mga senaryo ng eksplorasyon sa kalawakan at geological survey, ang pagdadala ng portable na 3D printer at mga raw material sa mga lugar na ito ay kapaki-pakinabang sa pag-develop ng kagamitan sa mismong site.

Sa kabuuan, ipinapakita ng mga salik na ito na ang additive manufacturing ay nagbubukas ng bagong horizon kung saan ang pag-access sa kagamitang pang-agham ay nagiging hindi lamang mas abot-kaya kundi pati na rin isang hassle-free na gawain.

I-click dito para sa listahan ng pinakamahusay na 3D printing at additive manufacturing stocks.