मुद्रित तंत्रज्ञानातील जादूचा दिवा : थ्रीडी प्रिंटर!

नवनवीन तंत्रज्ञान जुन्या पिढ्यांना अनेकदा आश्चर्यकारक वाटते. आमच्या लहानपणी फोनवर पलीकडचा माणूस दिसेल ही कल्पनादेखील जगातले आठवे आश्चर्य वाटायचे! सध्या बोलबाला असलेल्या थ्रीडी प्रिंटिंग तंत्रज्ञानातील पुढची पावले अनेकांना चकित करणारी आहेत. आज जरी थ्रीडी प्रिंटिंग अस्तित्वात आले असले तरीही ही कल्पना अनेक वर्षांपूर्वी स्टार ट्रेक : द नेक्स्ट जनरेशनमध्ये दिसली होती. आजचे थ्रीडी प्रिंटर सध्या प्रायोगिक टप्प्यात आहेत. ते जरी मॅकरोनी आणि चीज बनवू शकत नसले तरी आपण स्पेस टूल्सपासून मॉडेल शरीराच्या अवयवांपर्यंत सर्व काही या प्रिंटरमधून मुद्रित करत आहोत.

जपानमधील १९८० च्या दशकाच्या सुरुवातीस थ्रीडी प्रिंटिंगच्या शोधाची सुरुवात झाली. १९८१ मध्ये जपानी ऑटोमोबाईल डिझायनर हिदिओ कोडामा हे एक जलद प्रोटोटायपिंग प्रणाली विकसित करण्याचा प्रयत्न करत होते. त्यांनी एक नवीन पद्धत शोधली, ज्यामध्ये प्रकाश संवेदनशील रेझिन वापरून ते अतिनील प्रकाशाद्वारे पॉलिमराइज केले गेले. कोडामा या तंत्रज्ञानाच्या पेटंटची पूर्तता करू शकले नसले तरी त्यांना या उत्पादन प्रणालीचे पहिले शोधक म्हणून श्रेय दिले जाते. ही आधुनिक स्टिरिओलिथोग्राफी मशीनची प्रारंभिक आवृत्ती आहे. काही वर्षांनंतर फ्रेंच संशोधकांचे त्रिकूट, अॅलेन ले मेहाउटे, ऑलिव्हियर डी विटे आणि जीन क्लॉड आंद्रे हे एक जलद प्रोटोटायपिंग मशीन तयार करण्याचा प्रयत्न करत होते. रेझिनऐवजी त्यांनी लेसर वापरून द्रव मोनोमर्सला घन पदार्थांमध्ये रुपांतरण करणारी प्रणाली तयार करण्याचा प्रयत्न केला. परंतु, त्यांना यामध्ये व्यावसायिक यश मिळाले नाही. कोडामाप्रमाणेच ते या तंत्रज्ञानाचे पेटंट दाखल करू शकले नाहीत, परंतु तरीही त्यांना प्रणालीचे श्रेय दिले जाते. त्याच वर्षी अमेरिकन फर्निचर बिल्डर चार्ल्स हल यांनी स्टिरिओलिथोग्राफीसाठी पहिले पेटंट दाखल केले. लहान सानुकूल भाग सहजासहजी तयार करू न शकल्याने निराश झालेल्या हल यांनी फोटोसेन्सिटिव्ह रेझिन लेयरमध्ये सुधारणा करून थ्रीडी मॉडेल्स तयार करण्यासाठी एक प्रणाली विकसित केली. १९८६ मध्ये त्यांनी तंत्रज्ञानासाठी पेटंट अर्ज सादर केला आणि १९८८ मध्ये त्यांनी थ्रीडी सिस्टम कॉर्पोरेशन स्थापित केले. या पहिल्या व्यावसायिक स्टिरिओलिथोग्राफीक कंपनीने १९८८ मध्ये थ्रीडी प्रिंटर बाजारात आणला. परंतु, या काळात स्टिरिओलिथोग्राफी ही एकमेव अॅडिटीव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रिया नव्हती. १९८८ मध्ये टेक्सास विद्यापीठातील कार्ल डेकार्ड यांनी निवडक लेझर सिंटरिंग तंत्रज्ञानाचे पेटंट दाखल केले. या प्रणालीने लेसर वापरून द्रवाऐवजी पावडर मिसळले. त्याच वेळी स्कॉट क्रंप यांनीदेखील फ्यूज्ड डिपॉझिशन मॉडेलिंगचे पेटंट घेतले होते. या तंत्रज्ञानाला फ्यूज्ड फिलामेंट फॅब्रिकेशनदेखील म्हणतात. हे स्टिरिओलिथोग्राफी आणि निवडक लेझर सिंटरिंगपेक्षा वेगळे आहे. यात प्रकाश वापरण्याऐवजी फिलामेंट थेट तापलेल्या नोजलमधून बाहेर काढले जाते. फ्यूज्ड फिलामेंट फॅब्रिकेशन तंत्रज्ञान हे आज आपण पाहत असलेला थ्रीडी प्रिंटिंगचा सर्वात सामान्य प्रकार बनला आहे. ही तीन तंत्रज्ञाने अस्तित्वात असलेल्या थ्रीडी प्रिंटिंग पद्धतींचे एकमेव प्रकार नाहीत. परंतु, ही तीन तंत्रज्ञाने बिल्डिंग ब्लॉक्स म्हणून काम करतात. यांनी तंत्रज्ञानाच्या वाढीसाठी पाया घातला.

१९९० ते २०१० हा थ्रीडी प्रिंटिंग तंत्रज्ञानाचा खऱ्या अर्थाने वाढीचा काळ होता. ९० च्या दशकात अनेक कंपन्या आणि स्टार्टअप्स दिसू लागले. विविध अॅडिटीव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग तंत्रज्ञानासह प्रयोग करू लागले. २००६ मध्ये पहिला व्यावसायिकरित्या उपलब्ध निवडक लेझर सिंटरिंग प्रिंटर तयार झाला, ज्याने औद्योगिक भागांच्या मागणीनुसार उत्पादन तयार करण्याच्या दृष्टीने क्रांती केली. संगणक-सहाय्यित डिझाइन (कॅड) साधनेदेखील यावेळी अधिक उपलब्ध झाली, ज्यामुळे लोकांना त्यांच्या संगणकावर थ्रीडी मॉडेल विकसित करता येऊ लागले. थ्रीडी प्रिंट तयार करण्याच्या सुरुवातीच्या टप्प्यातील हे सर्वात महत्त्वाचे साधन आहे.

या काळातले मशीन आपण आता वापरत असलेल्या मशीनपेक्षा खूप वेगळे होते. वापरण्यास कठीण, महाग होते आणि अंतिम प्रिंट्ससाठी खूप पोस्ट-प्रोसेसिंग आवश्यक होते. या तंत्रज्ञानामध्ये रोज नाविन्यता आणली जात होती. त्याचबरोबर शोध, पद्धती आणि वापर यात सुधारणा होत होत्या.

त्यानंतर २००५ मध्ये ओपन सोर्सने थ्रीडी प्रिंटिंगमध्ये क्रांती आणली. यामुळे अनेक लोक या तंत्रज्ञानापर्यंत पोहोचले. डॉ. एड्रियन बोयर यांनी ‘रेपरॅप’ प्रकल्प तयार केला. हा एक थ्रीडी प्रिंटर तयार करण्यासाठी एक मुक्त स्रोत होता. यामध्ये इतर थ्रीडी मुद्रित वस्तूंसह दुसरा थ्रीडी प्रिंटर तयार करणे शक्य होते. २००५ मध्ये झेड कॉर्पने स्पेक्ट्रम Z510 हे मॉडेल बाजारात आणले. हा पहिला हाय डेफिनिशन रंगीत थ्रीडी प्रिंटर आहे. २००८ मध्ये पहिला कृत्रिम पाय मुद्रित करण्यात आला. याने थ्रीडी प्रिंटिंगला प्रकाशझोतामध्ये आणले आणि जगभरातील लाखो लोकांना या शब्दाची ओळख झाली. या आश्चर्यकारक वैद्यकीय थ्रीडी प्रिंटिंग प्रकल्पात जैविक अवयवांचे सर्व भाग समाविष्ट केले गेले आणि ‘जसे आहे तसे’ छापले गेले. आजकाल थ्रीडी स्कॅनिंगसह, थ्रीडी प्रिंटेड मेडिकल प्रोस्थेसिस आणि ऑर्थोसिस (कृत्रिम अवयव आणि अवयव दुरुस्ती) रुग्णांना मिळणे अधिकाधिक स्वस्त आणि जलद झाले आहे. शिवाय हे कृत्रिम अवयव अधिकाधिक अनुकूल असतात आणि रुग्णाच्या आकारविज्ञानाशी जुळवून घेतात. यामुळे अनेक नवीन संधी निर्माण झाल्या. त्यानंतर २००९ मध्ये ८० च्या दशकात दाखल केलेले फ्यूज्ड डिपॉझिशन मॉडेलिंगचे पेटंट सार्वजनिक डोमेनमध्ये आले आणि याने थ्रीडी प्रिंटिंगचा इतिहास बदलला आणि नवनवीन सुधारणांसाठी कवाडे खुली झाली. तंत्रज्ञान आता नवीन कंपन्यांसाठी अधिक उपलब्ध झाले होते. यामुळे स्पर्धा निर्माण झाली आणि थ्रीडी प्रिंटरच्या किमती कमी होऊ लागल्या आणि थ्रीडी प्रिंटिंग अधिकाधिक सुलभ होऊ लागले. २०१० च्या दशकात थ्रीडी प्रिंटरच्या किमती कमी झाल्याने ते सर्वसामान्यांसाठी उपलब्ध झाले. तसेच छपाईची गुणवत्ता आणि सुलभताही वाढली.

आता प्रिंटर वापरत असलेली सामग्रीदेखील विकसित झाली आहे. आता विविध प्रकारचे प्लास्टिक आणि फिलामेंट्स मोठ्या प्रमाणावर उपलब्ध आहेत. कार्बन फायबर आणि ग्लास फायबरसारखे साहित्यदेखील थ्रीडी प्रिंट केले जाऊ शकते. काही क्रिएटिव्हज तर चॉकलेट किंवा पास्तासारख्या वस्तूंसोबत छपाईच्या साहित्यामध्ये प्रयोग करत आहेत!

२०१९ मध्ये जगातील सर्वात मोठी फंक्शनल थ्रीडी प्रिंटेड इमारत पूर्ण झाली. थ्रीडी प्रिंटिंगचा वापर श्रवण यंत्रे आणि इतर आरोग्यसेवा अनुप्रयोग विकसित करण्यासाठी सातत्याने केला जातो. अनेक उद्योग आणि क्षेत्रांनी त्यांच्या दैनंदिन कार्यप्रवाहात तंत्रज्ञानाचा अवलंब केला आहे.

थ्रीडी बायोप्रिंटिंग हा वैद्यकीय क्षेत्रासाठी मोठा विषय बनत चालला आहे. थ्रीडी बायोप्रिंटिंग तंत्रज्ञानामुळे किडनी टिश्यू, स्किन टिश्यू यांसारख्या विविध ऊतक संरचना तयार करता येतात.

थ्रीडी प्रिंटिंगमध्ये अजूनही करण्यासारखे खूप काही आहे. ही तशी सुरुवातच आहे. लवकरच यामध्ये अनेक प्रकल्प आणि आश्चर्यकारक कथा समोर येतील !

सुजाता बाबर