_{پرینت چهاربعدی/ماده قابل‌برنامه‌ریزی ــ گام‌هایی فراتر از پرینت سه‌بعدی}

_{مزایای آن نسبت به ساخت سنتی}

_{پرینت سه‌بعدی}

_{پرینت چهاربعدی}

_{افزایش آزادی عمل در طراحی محصولات}

_{به طور سنتی، طراحی محصولات محدود به محدودیت‌های ماشین‌هایی است که آنها را تولید می‌کنند. یکی از فواید بلافصلِ پرینت سه‌بعدی، توانایی ایجاد اشکال پیچیده است که نمی‌توان به طرق دیگر تولید کرد. اساساً، فرایندهای پرینت سه‌بعدی این امکان را به طراحان می‌دهد تا به طور گزینشی مواد را تنها در جای مورد نیاز قرار دهند، و از این رو با تولید ساختارهای استخوانی‌شکل به حفظ وزن و ماده کمک کنند. بنابراین آزادی طراحی به ساختار داخلی محصول نیز گسترش می‌یابد و نه فقط شکل بیرونی آن.}

_{پرینت چهاربعدی می‌تواند نهایت آزادی طراحی را در اختیار بگذارد. با داشتن قابلیت تغییر شکل اشیای فیزیکی از نوعی به نوع دیگر به طور آزادانه، پرینت چهاربعدی با افزودن قابلیت‌های داینامیک و عملکردی در خود ماده، یک گام فراتر از طراحی ثابت اشیا رفته است. نتایج اولیه ام‌آی‌تی، اهمیت سازگاری از تقریباً هر شکلی به شکل دیگر را نشان می‌دهد. علاوه بر این، پرینت چهاربعدی این امکان را برای بخش‌های مختلف به وجود می‌آورد تا به محض درخواست و متناسب با تغییر نیرو و شرایط، هندسه و ساختار خود را تنظیم کنند، که این کار باعث افزایش کارایی ماده می‌شود.}

_{بدون هیچگونه هزینه‌ای برای پیچیدگی}

_{در ساخت سنتی، هرچه محصولی پیچیده‌تر باشد، ساخت آن نیز هزینه‌برتر است. در پرینت سه‌بعدی، «ساخت و شبیه‌سازی یک شکل پرزرق‌وبرق و پیچیده نسبت به پرینت یک بلوک ساده نیازمند زمان، مهارت یا هزینه بیشتری نیست.» پرینت سه‌بعدی فرایندی «تک‌ابزاری» است ــ هندسه موردنظر هر چه که باشد، نیازی به تغییر جنبه فرایند وجود ندارد. این امر عملاً پیچیدگی شکل را از خنثی می‌کند ــ به لحاظ هزینه یا زمان هیچ فرقی بین ساخت شی ساده و پیچیده وجود ندارد.}

_{پس از کارآمدتر شدن فرآیندها‌،‌ پرینت چهاربعدی نیازمند هزینه یا زمان اضافی برای تثبیت راه‌اندازی، منطق، و احساس در قطعات قابل‌پرینت نیست. این امر اشاره‌های ضمنی مهمی به قابلیت‌های الکترونیکی و فرایندهای ساخت/مونتاژ برای ابزارهای رباتیک و دیگر ابزارهای الکترومکانیکی دارد.}

_{تولید در بسته‌های تکی به محض نیاز}

_{یک وسیله ساخت، این قابلیت را دارد تا بدون تجهیز مجدد ابزارآلات از طیف وسیعی از محصولات پرینت بگیرد ــ هر پرینت را می‌توان بدون هزینه‌های اضافی سفارشی‌سازی کرد. علاوه بر این، محصولات را می‌توان به محض درخواست و بدون نیاز به فراهم آوردن فهرست کالاها و قطعات یدکی پرینت گرفت.}

_{همانند پرینت سه‌بعدی، محصولات را می‌توان در دسته‌های تکی یا بیشتر سفارشی‌سازی کرد چرا که پرینت چهاربعدی پیچیدگی یا هزینه اضافی را بر خود فرایند پرینت تحمیل نمی‌کند.}

_{از تولید انبوه تا سفارشی‌سازی انبوه}

_{از آنجا که پرینتِ یک نوع محصول هزینه‌برتر از تولید انبوه همان شی نیست، لذا فناوری پرینت سه‌بعدی امکان طراحی و ساخت مؤثر محصولات شخصی‌سازی‌شده را می‌دهد. این ویژگیِ منحصر به فردِ پرینت سه‌بعدی، امکان حرکت از تولید انبوه به سمت سفارشی‌سازی انبوه را می‌دهد، که در آن هر یک از اقلام تولیدی با هزینه تولید اندک یا حتی بدون هیچ‌گونه هزینه‌ای برای کاربر سفارشی‌سازی می‌شود.}

_{محصولات شخصی‌سازی‌شده یکی از نقاط قوت پرینت چهاربعدی است. قطعات یدکی جهانی، ساختارهای سازگارپذیر با محیط و موارد دیگر از جمله محصولاتی هستند که پرینت چهاربعدی قابلیت تولید آنها را دارد.}

_{ساده‌سازی فرایند ساخت}

_{از آنجا که محصولات فیزیکی مستقیماً از زندگی دیجیتالیِ استاندارد تولید می‌شوند، این فرایندهای تحت کنترل رایانه نیازمند سطح پایینی از مهارت اپراتوری است و میزان تعامل انسانی موردنیاز برای ایجاد شی را کاهش می‌دهد. در واقع، این فرایندها اغلب بدون هیچ‌گونه کنترلی کار می‌کنند. این امر امکان تولیدات شبانه را میسر می‌سازد و شدیداً زمان و دقت بشری را برای تولید محصولات کاهش می‌دهد ــ لذا زمان بین طراحی مجدد را کاهش می‌دهد.}

_{با پرینتر چهاربعدی، فرایندهای ساخت حتی ساده‌تر از پرینت سه‌بعدی می‌شود. ساختارهای بسیار ساده را می‌توان پرینت گرفت و سپس توسط محرک‌های خارجی به فعالیت درآورد تا به ساختارها و سیستم‌های ساختاری عملیاتی پیچیده تغییر یابد. علاوه بر این، بخش پرینت گرفته‌شده را می‌توان اکنون بدون نیاز به کنترل تولید و ارسال کرد، چرا که به صورت فیزیکی محیط اطراف خود را حس کرده و به آن واکنش نشان خواهد داد.}

_{از ساخت نمونه اولیه تا ساخت محصولات نهایی}

_{با بهبود امکان تکرار فرایند و ویژگی‌های مواد، استفاده فناوری‌های پرینت سه‌بعدی از ایجاد صرف نمونه اولیه به ساخت قطعات برای آزمایش کارآمدی، ایجاد ساخت ابزارآلات برای مدل‌سازی تزریق و ریخته‌گری شنی، و نهایتاً تولید مستقیم قطعات قابل استفاده توسعه یافته است.}

_{با ساخت مواد چهاربعدی و ترکیب آن با کارآمدی داینامیک، محصولات نهایی فراتر از انتظارات خواهد بود.}

_{حذف زنجیره تأمین و خط مونتاژ برای بسیاری از محصولات}

_{محصول نهایی ــ یا قطعات بزرگ یک محصول نهایی مانند ماشین ــ را می‌توان توسط پرینت سه‌بعدی و در یک فرایند تولید کرد، برخلاف ساخت مرسوم که در آن صدها یا هزاران قطعه مونتاژ می‌شوند. و این قطعات اغلب از ده‌ها کارخانه اطراف جهان بارگیری می‌شوند ــ کارخانه‌هایی که به نوبه خود قطعات‌شان را تأمین‌کنندگان خارجی مونتاژ می‌کنند.}

_{همانند پرینت سه‌بعدی، زنجیره تأمین و خط مونتاژ می‌تواند به طور کامل تغییر کند یا در برخی موارد با توجه به سازگارپذیری گسترده پرینت چهاربعدی منسوخ شود.}

_{طرح‌ها، و نه محصولات، به نقاط مختلف جهان فرستاده می‌شود}

_{فایل‌های دیجیتالی را می‌توان در هر مکان و با هر پرینتری که پارامترهای طراحی‌شده را برآورده می‌کند پرینت گرفت. اینترنت در ابتدا فواصل را به عنوان عاملی در انتقال اطلاعات به صورت فوری در سراسر جهان حذف کرد. همانطور که یک سند مکتوب را می‌توان به صورت پی‌دی‌اف و یک کپی در دو بعد ایمیل کرد، یک فایل طراحی «اس‌تی‌ال» را نیز می‌توان فوراً به دیگر نقطه سیاره از طریق اینترنت ارسال کرد و به صورت یک شی فیزیکی سه‌بعدی پرینت گرفت. یک فایل دیجیتالی بیتی را می‌توان مجدداً به صورت شی‌ای فیزیکی شامل اتم بازسازی کرد.}

_{طرح‌ها و برنامه‌ها جهان ما را به واسطه پرینتر چهاربعدی، دیجیتالی خواهند کرد. توانایی بردن مجموعه‌ای از واکسل‌ها (کوچکترین جز ساختاری یک تصویر سه‌بعدی) به هر مکانی در جهان، دسترسی به برنامه در سامانه ابری، و سپس هدایت آن واکسل‌ها برای تشکیل یک شی چندنقشی،‌ ارائه‌کننده تغییری در چرخه طراحی تا تولید است.}

_{تولید فوری در مقیاس جهانی}

_{ارائه مصنوعات فیزیکی بوسیله یک فایل دیجیتالی امکان توزیع سریع و جهانی محصولات را فراهم می‌آورد، لذا به طور بالقوه توزیع محصول را تاحد بسیاری به همان شکل دگرگون خواهد کرد که نسخه ام‌پی‌3 در عرصه آهنگ این کار را انجام داد. فایل دیجیتالی را می‌توان به هر پرینتری در هر جایی فرستاد که می‌تواند هر محصولی را در چهارچوب پارامترهای طراحیِ فایل تولید کند ــ به عبارت دیگر، با توجه به اندازه، کیفیت، و‌ نوع ماده‌ای که در فایل مشخص شده است پرینتِ محصول را ارائه می‌دهد.}

_{واکسل‌ها و طراحی‌ها و برنامه‌های مرتبط با آنها لازمه ساخت سنتی در محل را از طریق پرینت چهاربعدی از بین می‌برد. فایل‌های دیجیتالی به هر نقطه‌ای در جهان با مجموعة درستی از واکسل‌ها فرستاده می‌شود تا امکان شکل‌دهی ماده را در صورت درخواست به وجود آورد. بازیافت واکسل‌ها به دیگر اشیاء سه‌بعدی، می‌تواند لازمه حمل‌ونقل واکس‌های اضافی را کاهش دهد.}

_{افزایش شدید نوآوری}

_{خیزش پرینت سه‌بعدی احتمالاً منجر به نوآوری در بسیاری از محصولات قدیمی خواهد شد، و نیز منجر به نوآوری‌های جدید و خارق‌العاده. از آنجا که فرایندهای پرینت سه‌بعدی می‌تواند به طور مجازی هر چیزی را که قابل طراحی با رایانه است پرینت بگیرد‌ ــ لذا محدودیت‌های تحمیلی توسط ابزارهای ماشینی، قالب‌گیری، و مدل‌سازی را حذف می‌کند ــ مهندسان و طراحان به خاطر فناوری‌های قبلی ساخت، دیگر محدود به طرح‌های خود نخواهند بود. مواد پیوندی جدید، از جمله نانوکامپوزیت‌ها از طریق پرینت سه‌بعدی، در حال ارائه شدن هستند تا سبب تغییر در ویژگی‌های ماده و طراحی شوند.}

_{پرینت چهاربعدی ذاتاً سبب افزایش نوآوری خواهد شد. طراحی و ساخت واکسل‌ها تبدیل به صنعت جدید خواهد شد همانطور که امکان ایجاد مواد جدید و کارآمدی فراتر از آنچه خواهد شد که امروزه در فرایندهای ساخت سنتی وجود دارد. ما تنها گوشه‌ای از امکانات پرینت چهاربعدی را به تصویر می‌کشیم. نوآوری به وجودآمده توسط پرینت چهاربعدی و صنایع مرتبط و کاربردهای نظامی وسیع خواهد بود.}

_{برانگیختن علاقه‌های جدید در طراحی و مهندسی}

_{رابطه مستقیم بین طراح و محصول ــ رابطه‌ای که به واسطه روش‌های تولید صنعتی طی 200 سال اخیر محدود شده است ــ شبیه به رابطه بین مهندسان نرم‌افزار و محصولات آنها خواهد بود. در نتیجه، علاقه به مهندسی و طراحی صنعتی افزایش یافته است، همانطور که در زمینه علوم رایانه‌ای و مهندسی نرم‌افزاری در طول نیم قرن گذشته رخ داده است.}

_{آزاد گذاشتن دانشجویان برای تفکر در سطح اشیاء داینامیک چندنقشی و سپس پر کردن برنامه‌ریزی ماده از طریق پرینت چهاربعدی، نسل جدیدی از مهندسان و دانشمندان را برخواهد انگیخت. مشابه برنامه‌نویسان رایانه‌ای امروز، حوزه کاملاً جدید «برنامه‌نویسان ماده» پدید خواهد آمد. علاوه بر این،‌ دانشجویان و محققان می‌توانند اکنون از طریق مدل‌های فیزیکی داینامیک و هوشمند دست به تحقیق و تفحص در این خصوص بزنند و مدل‌های آموزشی جدیدی را برای آینده ارائه می‌کند.}