සිවුමංසල කොලූගැටයා #138: මීළඟ කාර්මික විප්ලවය ති‍්‍රමාන මුද්‍රණයද?

My latest Ravaya column (in Sinhala) is about the promise and challenges of 3D printing technology.

Sri Lanka took many years to come to terms with colour copiers and printers in 2D. For a while, they were not even allowed. This time around, regulating 3D printing will be harder — and there won’t be as much time to endlessly ponder what to do.

Mexit 3d printer

Mexit 3d printer

ෆොටෝකොපි හෙවත් ජායාපිටපත් යන්ත‍්‍ර පුඵල් ලෙස භාවිතයට ආවේ 1970-80 කාලයේදී. ඊට පෙර යම් ලේඛනයක පිටපත් හදා ගැනීමට යම් පරිශ‍්‍රමයක් දැරිය යුතු වුණා. රෝනියෝ යන්ත‍්‍ර හරහා පිටපත් කිරීම පෙර තිබූ තාක්‍ෂණයයි. ජායාපිටපත් යන්ත‍්‍ර සුලභ අද කාලේ එහි අගනා බව හා එයින් ලැබෙන සේවයේ අගය ගැන අප එතරම් සිතන්නේ නැහැ.

ජායාපිටපත් යන්ත‍්‍ර කරන්නේ එයට ඇතුඵ කරන ලේඛනයේ ද්විමාන (2D) පිටපත් එකක් හෝ ගණනාවක් හිස් කඩදාසි මතට ඉක්මනින් ලබා දීමයි. මෙහි ඊළඟ පියවර වන්නේ ති‍්‍රමාන (3D) වස්තුවක් පිටපත් කිරීම බව කලෙක සිට විද්‍යා ප‍්‍රබන්ධ ලේඛකයෝ පරිකල්පනය කළා.

භෞතික විද්‍යාවේ මූලධර්මවලට අනුව හිස් අවකාශයෙන් පදාර්ථ (වස්තූන්) ඉබේ මවන්නට බැහැ. (හාස්කම් යයි කියමින් එසේ කරන වගට පුරසාරම් දොඩන්නෝ කරන්නේ සියුම් ඉන්ද්‍රජාලීය රැවටීමක්.) නමුත් යම් අමුද්‍රව්‍ය යොදා ගෙන විවිධ වස්තුන් බිහි කළ හැකියි. ප්ලාස්ටික්, ෆයිබර්ග්ලාස් ආදියෙන් නිර්මිත භාජන හා වස්තුන් තැනෙන්නේ එලෙසයි.

මෑතක් වනතුරු මෙසේ ති‍්‍රමාන/ඝන වස්තුන්ගේ පිටපත් තැනීම සංකීර්ණ කාර්මික කි‍්‍රයාදාමයක් හරහා කළ යුතු වුණා. එහෙත් දැන් ලොව පුරා ඉක්මනින් ප‍්‍රචලිත හා ජනපි‍්‍රය වෙමින් පවතින නව තාක්‍ෂණයකට අනුව එය ගෙදරදී හෝ කාර්යාලයේදී හෝ කර ගත හැකි වී තිබෙනවා. මේ තාක්‍ෂණයට කියන්නේ ති‍්‍රමාන මුද්‍රණය හෙවත් 3D Printing කියායි. මෙය ලෝකය උඩුකුරු කළ හැකි ආකාරයේ තාක්‍ෂණයක්.  http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing

සරලව කිව හොත් ති‍්‍රමාන මුද්‍රණය යනු අණුක මට්ටමින් ඉතා සියුම් ලෙසින් යමක් යාන්ති‍්‍රකව පිටපත් කිරීමයි. මෙහිදී මුල් වස්තුවේ අණුක ස්වභාවය විස්තරාත්මකව යන්ත‍්‍රයට කැවිය යුතුයි. ඉන් පසු යම් දැඩි ප්ලාස්ටික් වර්ග අමුද්‍රව්‍ය ලෙස යොදා ගනිමින් ටිකෙන් ටික යන්ත‍්‍රයේ රොබෝ අත් මගින් පිටපතක් නිර්මාණය කරනවා. මුල් වස්තුවේ සංකීර්ණත්වය අනුව එයට ගත වන කාලය පැය කිහිපයක් හෝ දින දෙක තුනක් විය හැකියි.

ති‍්‍රමාන මුද්‍රණයට බහුලව යොදා ගන්නේ ABS නම් ප්ලාස්ටික් වර්ගයයි. එහෙත් ඉරිගුවලින් තනා ගත් ජෛව ප්ලාස්ටික් වර්ගයක් වන PLA හෝ ටයිටේනියම් වැනි ලෝහ ද මෙයට යොදා ගත හැකියි.

ති‍්‍රමාන මුද්‍රණය දියුණු රටවල දැන් පාරිභෝගික හා කාර්යාල මට්ටමට ළගා වෙලා. මා මුල් වරට ති‍්‍රමාන මුද්‍රණ යන්ත‍්‍රයක් කි‍්‍රයාත්මක වන අයුරු සමීපව දුටුවේ මීට මාස කිහිපයකට පෙර සිංගප්පූරුවෙදී. එහි තාක්‍ෂණික සරසවියක උගන්වන හා පර්යේෂණ කරන ආචාර්ය සුරංග නානායක්කාර තම විද්‍යාගාරයේ එම යන්ත‍්‍රයක් කි‍්‍රයා කරවා පෙන්වූවා. එරට විද්‍යා උපාධි අපේක්‍ෂක සිසුන්ට තාක්‍ෂණික අධ්‍යාපනයේ විවිධ ආකෘතීන් තනා ගන්නට ති‍්‍රමාන මුද්‍රණ යන්ත‍්‍ර යොදා ගන්නවා.

Everyday objects made from 3D printing

Everyday objects made from 3D printing

ති‍්‍රමාන මුද්‍රණ යන්ත‍්‍ර තවමත් මිළ අධිකයි. සාමාන්‍ය මට්ටමේ යන්ත‍්‍රයක් අමෙරිකානු ඩොලර් 2,000ක් (රුපියල් 260,000 පමණ) වනවා. එහෙත් බොහෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ මෙන් මේවායේ ද මිළ අඩු වෙමින් හැකියාවන් වැඩි වේ යයි අනුමාන කළ හැකියි.

මේ යන්ත‍්‍ර සමඟ සමාන්තරව වෙළඳපොල ඉල්ලූුමක් මතුව ඇත්තේ විවිධාකාරයේ වස්තු හා උපකරණවල අණුක මට්ටමේ සුක්‍ෂම සැළසුම්වලටයි.

මහා පරිමාණ කර්මාන්තශාලා හරහා වෙළඳපොලට භාණ්ඩ නිපදවීමේ ආකෘතිය (mass production) විසිවන සියවස පුරා ම පාහේ පැවතුණා. ජපානය, චීනය වැනි රටවල් ඉක්මනින් දියුණු වූයේ එම ක‍්‍රමවේදය හරහායි. මෙහි මූලාරම්භකයෙක් හා පුරෝගාමියකු වූයේ අමෙරිකානු මෝටර්රථ නිෂ්පාදක හෙන්රි ෆෝඞ්. 1900 සියවස මුල දශකවලදී කාර්යක්‍ෂම ලෙසින් මෝටර්රථ මහා පරිමානයට නිපදවීම හරහා වඩා අඩු මිළකට වාහන මැද පාංතිකයන්ට ලබා දීමේ කාර්මික පෙරළිය ඇරඹුණේ ඔහුගෙන්.

එහෙත් 21 වන සියවසේදී එක ම අච්චුවේ භාණ්ඩ මිළට ගන්නවාට වඩා යම් තරමින් සුවිශෙෂි වූ භාණ්ඩවලට පාරිභෝගික නැඹුරුව වැඩි වෙමින් තිබෙනවා. වෙන කාටවත් නැති විදියේ භාණ්ඩයකට අමතර මිළක් ගෙවන්න අද සමහර පාරිභෝගිකයන් වැඩි වැඩියෙන් නැඹුරු වනවා. මෙය ජංගම දුරකථනවල සිට ඇඳුම් මෝසතර, ස්වර්ණාභරණ හා නොයෙකුත් එදිනෙදා උපකරණවලටත් අදාලයි.

මෙසේ කුඩා සංඛ්‍යාවක් සුවිශෙෂී ව නිපදවීමට ති‍්‍රමාන මුද්‍රණය කදිමට ගැලපෙන තාක්‍ෂණයක්. එහිදී බිහි වන්නේ වරකට එකක් බැගින් නිසා. මෙයට ඉංගී‍්‍රසියෙන් Mass customisation යයි කියනවා. එහිදී මහා කර්මාන්තශාලා වෙනුවට කුඩා සමාගම්වලට නව්‍යකරණය හරහා යම් භාණ්ඩයකින් ඒකක සුඵ ගණනක් නිපදවා එකක් වැඩි මිළකට බැගින් අලෙවි කළ හැකියි.

මේ ක‍්‍රමයේ තවත් සුවිශෙෂි බවක් නම් අමුද්‍රව්‍ය අරපිරිමැස්මයි. අතින් කළත්, යාන්ති‍්‍රකව කළත් මේ වන තුරු බොහෝ භාණ්ඩ නිෂ්පාදනය කළේ අමුද්‍රව්‍ය කුට්ටියකින් අරඹා එය කපා කොටා අවශ්‍ය හැඩතලයට හා ප‍්‍රමාණයට සකස් කිරීම මගින්.

වටිනා දැව ලී කොටයක් උදාහරණයට ගන්න. එයින් ලී බඩුවක් හෝ කැටයමක් හෝ තනා ගන්නට වඩු උපකරණ යොදා ගනිමින් ටිකෙන් ටික කැපීමක් කරනවා. එහිදී ලී කුඩු හා වෙනත් අපතේ යාම් වළක්වන්නට බැහැ.

නමුත් ති‍්‍රමාන මුද්‍රණයේදී වස්තුවක් බිහි වන්නේ අණුක තීරයෙන් තීරය බැගින්. ඒ නිසා  ඕනෑ හැඩයකට ඉතා සූක්‍ෂමව එළඹිය හැකි අතර අමතර/වැඩිපුර දෙයක් කපා ඔපමට්ටම් කිරීමක් අවශ්‍ය නැහැ.

සිංගප්පුරු සරසවි සිසුන් තමන්ගේ අධ්‍යාපනික ව්‍යාපෘති හා කි‍්‍රයාකාරකම් සඳහා විවිධ මෙවලම් නිපදවා ගන්නා සේ ම ලොව ප‍්‍රමුඛ පෙළේ සමාගම් ද දැන් ටිකෙන් ටික ති‍්‍රමාන මුද්‍රණය තම නිෂ්පාදන කටයුතුවලට යොදා ගන්නවා.

ඉතා සුක්‍ෂම හා ඉහළ ප‍්‍රමිතියක් අවශ්‍ය ගුවන්යානා උපාංග ආදියට පවා දැන් මේ තාක්‍ෂණය යොදා ගැනීම බෝයිං වැනි ප‍්‍රමුඛ ගුවන්යානා නිෂ්පාදන සමාගම් අරඹා තිබෙනවා.

මේ අතර අමෙරිකානු අස්ථි ශෛල්‍ය වෛද්‍යවරයකු 3D තාක්‍ෂණය යොදා ගෙන කෘති‍්‍රම අත් හා පාදවලට වඩාත් තාත්ත්‍වික ආකාරයේ පිටවැස්මක් නිපදවීමට පටන් අරන්.

අමෙරිකාවේ කෝනෙල් සරසවියේ පර්යේෂක පිරිසක් සූපවේදීන් සමග එක්ව  3D තාක්‍ෂණය ගැන පර්යේෂණ කරන්නේ ඉතිහාසයේ මෙතෙක් නොවූ විරූ ආකාරයේ අඵත් සූප රසයන් හා නිර්මාණ බිහි කරන්න. කෑමට ගත හැකි ජීව ද්‍රව්‍යවලින් 3D මුද්‍රිත ආහාර සෞඛ්‍ය ආරක්‍ෂිත දැයි සොයා බැලෙනවා.

මේ පර්යේෂණවල එක් දිශාවක අරමුණක් නම් මුඵමනින්ම පැළෑටි අමුද්‍රව්‍ය යොදාගෙන, කිසිදු සත්ත්‍ව ඝාතනකින් තොරව මාංශ ආහාර හැකිතාක් තාත්ත්‍වික ලෙස 3D මුද්‍රණය කිරීමයි. මාංශ ආහාර පමණක් නොව සත්ත්‍ව සම් වෙනුවට  මුද්‍රිත සම් පවා නිපදවා ගැනීමට දැන් අත්හදා බැලීම් කැරෙනවා.

මේ පාරිභෝගික භාවිතයන්ට වඩා තීරණාත්මක විය හැක්කේ අවයව බද්ධය සඳහා 3D මුද්‍රණයෙන් කෘති‍්‍රම අවයව නිපදවා ගැනීමයි. ලෝකයේ බොහෝ රටවල වෛද්‍ය අවශ්‍යතා සඳහා ඇති තරම් මානව පටක හා අවයව සොයා ගත නොහැකියි. (ඒවා දන් දීමට ඉදිරිපත් වන සංඛ්‍යාව සීමිත නිසා.) දැනටමත් කුඩා පරිමානයෙන් සියුම් රුධිර නාලිකා බිහි කරන්නට 3D මුද්‍රණය යොදා ගෙන පර්යේෂණ කරනවා. 2015 වන විට මෙය වඩාත් සංකීර්ණ අවයව දක්වාත් ව්‍යාප්ත විය හැකියි.

3D-printed gun's first test in Austin, Texas (USA) in early 2013 - captured by BBC

3D-printed gun’s first test in Austin, Texas (USA) in early 2013 – captured by BBC

ඕනෑ ම නව තාක්‍ෂණයක අනපේක්‍ෂිත භාවිතයන් ද මතු වනවා. අහිතකර භාවිතයන් ගැන විමසිලිමත් වන අය පෙන්වා දෙන්නේ 3D මුද්‍රණය හරහා ගිනි අවි පවා නිපදවා ගත හැකි වන බවයි. එයට අවශ්‍ය වන්නේ පිස්තෝලයක නැතහොත් තුවක්කුවක අණුක මට්ටමේ සූක්‍ෂම සැළැස්ම පමණයි.

විවෘත වෙළඳපොලේ බලයලත් වෙළඳුන් හරහා ගිනිඅවි වෙළදාම වඩාත් තදින් නියාමනය කරන්නට අමෙරිකාව තැත් කරමින් සිටින මෙබඳු අවධියක, මේ තාක්‍ෂණය එම වෑයම ව්‍යර්ථ කළ හැකියි.

ගිනිඅවි නියාමනය පුද්ගල නිදහසට රජය විසින් බාධා කිරීමක් යයි විශ්වාස කරන අන්තවාදී කණ්ඩායම් එරට සිටිනවා. ඔවුන්ගෙන් සමහරුන් දැන් හදන්නේ ගිනි අවිවල අණුක සැළසුම් වෙබ් අඩවි හරහා කොයිකාටත් ලබා ගත හැකි පරිදි නොමිළයේ බෙදා හරින්නට. එය ති‍්‍රමාන මුද්‍රණ යන්ත‍්‍රයකට ඇතුල් කොට, අමුද්‍රව්‍ය ද යෙදීමෙන් පැය හෝ දින ගණනාවකට පසු ගිනි අවියක් ගෙදරදී ම නිපදවා ගත හැකි වේවි. (එහෙත් එබඳු ගිනි අවියකට වුවත් සාමාන්‍ය භාවිතයේ පවතින වෙඩි උණ්ඩ හෙවත් මූනිස්සම් අවශ්‍යයි. ඒවා තනන්නට 3D මුද්‍රණයට තවම නොහැකියි.)

එපමණක් නොවෙයි, එසේ මුද්‍රණය කර ගත් ගිනි අවියක් යම් අපරාධයක් සඳහා භාවිත කළ පසු නැවතත් උණු කොට එය තැනූ දැඩි ප්ලාස්ටික් කුට්ටියක් බවට පත් කළොත්, ගිනි අවිය පිළිබඳ කිසිදු හෝඩුවාවක් සොයා ගත නොහැකි වනවා!

මෙබඳු අහිතකර භාවිතයන් වළක්වා ගන්නේ හෝ අවම කර ගන්නේ හෝ කෙසේ ද? මෙය නුදුරු අනාගතයේ සමාජයට නව අභියෝගයක් වනු ඇති. (පරිගණක ද්විමාන මුද්‍රණ යන්ත‍්‍ර යොදා ගෙන සමහරුන් හොර මුදල් නෝට්ටු මුද්‍රණය කරන බව ප‍්‍රකට කරුණක්. එසේ වුවත් එම යන්ත‍්‍ර යහපත් භාවිතයන් සඳහා යොදා ගැනීම බොහෝ රටවල තහනමකින් තොරව කැරෙනවා!

නව නිපැයුම්කරුවන්ට 3D මුද්‍රණ තාක්‍ෂණය ආශිර්වාදයක් මෙන් ම තර්ජනයක් ද විය හැකියි. ඔවුන් දැනට මුහුණ දෙන ප‍්‍රායෝගික ගැටඵවක් නම් තමන්ට අවශ්‍ය උපාංග හරිහැටි හදා ගැනීමයි. ප‍්‍රාග්දර්ශ (prototype) තැනීමේදී ති‍්‍රමාන මුද්‍රණය ඔවුන්ට උපකාර විය හැකියි. එහෙත් අන් අය නව නිපැයුමක් කොපි කිරීමට ද ති‍්‍රමාන යන්ත‍්‍ර ම යොදා ගත හැකියි. මෙබඳු පරස්පරතාවයන් ගැන කල් තබා දැනුවත් වී සුදානම් වීම ප‍්‍රයෝජනවත්.

ති‍්‍රමාන මුද්‍රණ විප්ලවයේ උච්චම අවස්ථාව නම් තම උපාංග තමා විසින් ම නිපදවා ගැනීම හරහා තමන්ගේ පිටපත් හදා ගැනීමේ හැකියාව (self-replicating) ඇති ති‍්‍රමාන මුද්‍රණ යන්ත‍්‍රයක් තැනීම. RepRap Project නමින් හඳුන්වන මේ පර්යේෂණාත්මක උත්සාහය ඇරැුඹුණේ 2005දී බි‍්‍රතාන්‍යයේ බාත් සරසවියේ. සංකල්පමය වශයෙන් මෙය හරියට තමන්ගේ ‘දරුවන්’ බිහි කළ හැකි යන්ත‍්‍රයක් වගෙයි. සුක්‍ෂම පරිපථ පද්ධති මට්ටමෙන් තමන්ගේ ම උපාංග පිටපත් කළ හැකි 3D මුද්‍රණ යන්ත‍්‍ර සාර්ථකව අත්හදා බලා හමාරයි. http://reprap.org/wiki/RepRap

මෙයට සම්බන්ධව සිටින ජාත්‍යන්තර විද්‍යාඥයන් පිරිසට  ඕනෑ ති‍්‍රමාන මුද්‍රණ තාක්‍ෂණය වඩාත් ලාබදායක හා ප‍්‍රචලිත කිරීමට. බුද්ධිමය දේපළ පේටන්ට් බලපත‍්‍ර හරහා ලාබ ලබන පිරිසක් අතට මේ තාක්‍ෂණය කොටුවීමට කලින් එය ලොවට මුදා හැරීම ඔවුන්ගේ අරමුණයි.

ති‍්‍රමාන මුද්‍රණයේ දිගු අනාගතය ගැන දැන් ම අනාවැකි කිව නොහැකියි. මේ නව තාක්‍ෂණ විප්ලවයේ දිගු කාලීන බලපැම් සියල්ල හඳුනාගෙන නැහැ. මේ හරහා මතුවන නව ආර්ථික, සමාජයීය හා නීතිමය අභියෝගවලට ළඟදී හැම රටකට ම සූදානම් වන්නට සිදු වේවි.

මෙය ඊළඟ කාර්මික විප්ලවය වන බව ඇතැම් අනාගතවේදීන්ගේ මතයයි. මෙය තව දුරටත් මැජික් නොවන බවත්, දැනටමත් මේ යන්ත‍්‍රවල මිළ ටිකෙන් ටික පහළ බසිමින් තිබෙන බවත් සිහි තබා ගැනීම වැදගත්.

Advertisements