Από δόντια μέχρι όπλα σε 3D εκτυπωτές

Του Νίκου Σπυρόπουλου

Αν και η τεχνολογία της τρισδιάστατης εκτύπωσης ξεκίνησε τη δεκαετία του 1980 με πρωτεργάτη τον αμερικανό Chuck Hull, συνιδρυτή της εταιρείας 3D Systems, η «μόδα» των 3D εκτυπωτών εμφανίστηκε τα τελευταία χρόνια, κυρίως χάρη στη δημιουργία των οικιακών μηχανημάτων. Επειδή η φαντασία του ανθρώπου δεν μπορεί να περιοριστεί, δύο σπουδαία ζητήματα που προκύπτουν από την αυξανόμενη διάδοση των οικιακών 3D εκτυπωτών, σε συνδυασμό με την ελεύθερη διακίνηση πληροφοριών στο διαδίκτυο, είναι η επιβλαβής χρήση της τεχνολογίας αυτής για τον άνθρωπο καθώς και τα σοβαρά ηθικά ζητήματα που εγείρονται.

Τι είναι η τρισδιάστατη εκτύπωση και τι ορίζουμε ως 3D εκτυπωτή

Με απλά λόγια, τρισδιάστατη εκτύπωση ονομάζεται η διαδικασία μετατροπής τρισδιάστατων ψηφιακών σχεδίων σε απτά αντικείμενα μέσω ενός 3D εκτυπωτή. Ο 3D εκτυπωτής «διαβάζει» ένα ψηφιακό σχέδιο, που προέρχεται μέσω ειδικών σχεδιαστικών λογισμικών ή μέσω ενός 3D σαρωτή, και το εκτυπώνει σε τρεις διαστάσεις, κατά X, Y και Ζ. Ουσιαστικά, η τρισδιάστατη εκτύπωση πρόκειται για μια διαδικασία ταχείας πρωτοτυποποίησης (Rapid Prototyping). Η διαφορά με τους συμβατικούς εκτυπωτές με μελάνι βρίσκεται τόσο στο υλικό που χρησιμοποιείται για την εκτύπωση (πλαστικό, μέταλλο, ανθρώπινος ιστός κλπ.) όσο και στη διαδικασία αυτής καθαυτής της εκτύπωσης. Θεωρητικά, μπορούν να κατασκευαστούν τα πάντα. Πρακτικά όμως;

Όπως μας ενημέρωσε ο Κωνσταντίνος Πανιτσίδης, υπεύθυνος της εταιρίας Solid 3D Printing & Scanning, μπορούμε να χωρίσουμε τους τρισδιάστατους εκτυπωτές σε οικιακούς και επαγγελματικούς. Οι μικροί οικιακοί εκτυπωτές βρίσκονται ήδη στην ελληνική αγορά, με κόστος που ξεκινά από 700€ περίπου και καταλήγει κάπου στα 3.500€. Χρησιμοποιούν κυρίως ως πρώτη ύλη πλαστικό (ABS ή PAL). Διαθέτουν «συμπαθητική ποιότητα κατασκευής» και είναι σχετικά αργοί σε σύγκριση με τους επαγγελματικούς. Ανάλογα με τον όγκο που θα έχει η κατασκευή, αυξάνεται και ο χρόνος εκτύπωσης.

Οι επαγγελματικοί εκτυπωτές, μεγέθους περίπου ενός ψυγείου, «διαθέτουν απαγορευτικό κόστος για ευρεία κατανάλωση, ενώ ανάλογα με το υλικό και τον τρόπο εκτύπωσής τους, χωρίζονται σε επιμέρους κατηγορίες. Χρησιμοποιούν ως πρώτες ύλες τους διάφορα υλικά, όπως πολυμερή πούδρα (υγρό πλαστικό), φωτοπολυμερές πολυεστερικό, μέταλλο, βρώσιμα προϊόντα, ανθρώπινο ιστό και γενικά ό,τι μπορεί να φανταστεί κάποιος».

Στα πλαίσια της ελεύθερης διακίνησης της πληροφορίας και της τεχνολογίας, υπάρχουν διάφορες online κοινότητες, οι οποίες παρέχουν δωρεάν την απαραίτητη γνώση για να φτιάξει κανείς τον δικό του 3D εκτυπωτή. «Είναι πολύ εύκολο να φτιάξει κανείς το δικό του 3D printer, εάν ακολουθήσει τις οδηγίες που θα βρει online», μας είπε ο επίκουρος καθηγητής του τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ, Αλεξόπουλος Λεωνίδας, με εξειδίκευση στη μηχανική βιοϊατρική.

Τα δυο τελευταία χρόνια πολλοί είναι αυτοί που, μέσω ελεύθερου κώδικα, κατασκευάζουν το δικό τους εκτυπωτή και ξεκινούν καμπάνιες σε διαδικτυακές crowdfunding πλατφόρμες, όπως το indiegogo και το kickstarter. Μέσα από αυτές, συγκεντρώνουν την απαραίτητη χρηματοδότηση για την τελική υλοποίηση του εκτυπωτή. Η συγκεκριμένη λύση έχει καταφέρει να μειώσει δραστικά το κόστος απόκτησης ενός οικιακού εκτυπωτή, αφού μπορεί κανείς να τον αποκτήσει και με λιγότερο από 500€.

Χαρακτηριστικό παράδειγμα ελεύθερου κώδικα είναι το project RepRap, ένας οικιακός 3D printer, ο οποίος μπορεί να τυπώσει εκτός των άλλων και τον εαυτό του. Έναν τέτοιο εκτυπωτή, με τρεις κεφαλές, χρησιμοποιεί και το ανεξάρτητο ερευνητικό κέντρο SpaceUnder, όπως μας ενημέρωσε η Μαριλένα Γεωργατζή, project manager και αρχιτέκτονας.

«Υποστηρίζουμε την όλη διαδικασία και ασχολούμαστε τόσο με το ερευνητικό κομμάτι όσο και με αυτό της άμεσης εφαρμογής. Εξερευνούμε τις ιδιότητες του ίδιου του μηχανήματος, επεκτείνοντας ταυτόχρονα τις δυνατότητές του».

Η πανεπιστημιακή έρευνα στην Ελλάδα

Υπάρχουν δύο είδη έρευνας στην χώρα μας. Το πρώτο είναι να σχεδιάσεις νέα είδη εκτυπωτών και το δεύτερο είναι να χρησιμοποιήσεις έναν εκτυπωτή για να φτιάξεις καινούργια εξαρτήματα στα πλαίσια ενός πειράματος. Στο Εργαστήριο Εμβιομηχανικής και Συστημικής Βιολογίας έχουμε κατασκευάσει το δικό μας 3D εκτυπωτή», είπε στο Hot Doc ο ερευνητής και μεταδιδακτορικός φοιτητής του τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ, Δημήτρης Τζεράνης. «Το κύριο πλεονέκτημα ενός εκτυπωτή είναι ότι μπορείς να ελέγξεις τη μεσοδομή του υλικού στο επίπεδο του χιλιοστού με σχετική άνεση. Μας επιτρέπει δηλαδή να φτιάχνουμε πιο πολύπλοκα εξαρτήματα».

Στόχος του εργαστηρίου είναι να κατασκευάσει μέσω 3D εκτυπωτή μια τεχνητή εξωκυττάρια μήτρα, στην οποία θα τοποθετηθούν κύτταρα και εν συνεχεία να την εμφυτεύσουν στον ασθενή. «Η πρώτη ύλη που θα χρησιμοποιήσουμε πρέπει να είναι βιοσυμβατή με τον άνθρωπο. Εκεί ακριβώς επικεντρώνεται η έρευνα».

Από δόντια μέχρι όπλα

Οι 3D printers διαθέτουν πάρα πολλούς τομείς εφαρμογής. Για παράδειγμα, 3D εκτυπωτές χρησιμοποιούνται μεταξύ άλλων στην αρχιτεκτονική, την αρχαιολογία, την εκπαίδευση, την ιατρική, τη μηχανολογία, το βιομηχανικό σχεδιασμό, την οδοντιατρική καθώς και στον κλάδο της ψυχαγωγίας.

«Πήραμε από έναν ασθενή μια αξονική τομογραφία της γνάθου του. Από την αξονική, δημιουργήσαμε το τρισδιάστατο αποτύπωμα της γνάθου και πάνω σε αυτήν εκτυπώθηκε ο ίδιος ο νάρθηκας. Ο γναθοχειρουργός μπόρεσε να κάνει πάνω σε αυτό όλη την εγχείρηση, κάτι το οποίο εκ των υστέρων του γλίτωσε αρκετό χρόνο από την επέμβαση», είπε στο Hot Doc ο Κωνσταντίνος Πανιτσίδης. Στο εξωτερικό ήδη υπάρχουν παραδείγματα εφαρμογής της 3D εκτύπωσης για τη δημιουργία προσθετικών μελών, ενώ η έρευνα στον τομέα της «βιοεκτύπωσης» εξελίσσεται ραγδαία. Αν και επιστήμονες έχουν καταφέρει να δημιουργήσουν σε ορισμένο βαθμό ανθρώπινα όργανα, η όλη διαδικασία βρίσκεται ακόμη σε ερευνητικό στάδιο.

Τα πράγματα, όμως, δεν είναι τόσο εύκολα όσο ακούγονται. Η τεχνολογία για να φτιάξει κανείς σήμερα όλα όσα σκέφτεται μέσω των 3D εκτυπωτών, από την άνεση του σπιτιού του, παραμένει σε πρώιμο επίπεδο. Τα μηχανήματα που είναι σε θέση να κατασκευάσουν πολύπλοκες κατασκευές στοιχίζουν χιλιάδες δολάρια και απαιτούν εξειδικευμένες γνώσεις χειρισμού.

Ηθικά ζητήματα

Τον Μάιο του 2013, η Defense Distributed κυκλοφόρησε στο διαδίκτυο τα σχέδια για το πρώτο 3D εκτυπωμένο όπλο, το Liberator. Δυο ημέρες μετά, και έπειτα από εντολή της αμερικανικής κυβέρνησης, τα σχέδια κατέβηκαν από τη σελίδα. Το αρχείο, όμως, το είχαν κατεβάσει περισσότεροι από εκατό χιλιάδες χρήστες, ενώ μέχρι σήμερα είναι διαθέσιμο σε ιστοσελίδες διαμοιρασμού αρχείων. Πλέον, υπάρχουν online εκατοντάδες σχέδια για να εκτυπώσει κανείς ένα όπλο. «Ο κόσμος στέκεται πολύ στο όπλο. Είναι η έννοια της τρομολαγνείας του κόσμου στην καινούρια τεχνολογία. Αν κάποιος έχει άδεια για κυνηγετικό όπλο, μπορεί μέσω της διαδικασίας του reverse engineering να μοντελοποιήσει τα κομμάτια ένα προς ένα και να το ανεβάσει online», είπε στο Hot Doc η Μαριλένα Γεωργατζή.

«Ο κόσμος είναι στην εποχή που ανακαλύπτει το 3D printing και είναι πολύ ενθουσιασμένος. Οι περισσότερες κατασκευές όμως είναι πολύπλοκες. Είναι από διάφορα υλικά, τα οποία έχουν διαφορετικές ιδιότητες, καθώς κάθε ένα κομμάτι της κατασκευής είναι ξεχωριστό και εκτελεί διαφορετικό έργο. Πρακτικά, λοιπόν, είναι δύσκολο με έναν εκτυπωτή να φτιάξεις μια κατασκευή πολύπλοκη όπως ένα όπλο. Δεν είναι το 3D printer που θα δημιουργήσει πρόβλημα στην κοινωνία αυτή τη στιγμή. Είναι τα μυαλά των ανθρώπων», μας είπε ο ερευνητής του ΕΜΠ, Δημήτρης Τζεράνης.

Τι γίνεται όμως στην περίπτωση που ένα παιδί, αποκτώντας έναν 3D εκτυπωτή, βρει online τα σχέδια και κατασκευάσει ένα όπλο; Εάν κάποιος σκοτώσει με τη χρήση ενός 3D εκτυπωμένου όπλου, ποιος θα φέρει την ευθύνη; Αυτός που όπλισε, αυτός στον οποίο ανήκει ο εκτυπωτής, η εταιρία που κατασκεύασε τον εκτυπωτή ή αυτός που ανέβασε online το 3D σχέδιο του όπλου; «Εάν βοηθάς τους ανθρώπους να φτιάξουν βόμβες, τότε είσαι ηθικά και εν μέρει υπεύθυνος για τη ζημιά που θα προκαλέσουν», προειδοποιεί ο Kirk O. Hamson, ειδικός σε τέτοια ζητήματα.

Όσον αφορά στον τομέα της «βιοεκτύπωσης» ανθρωπίνων οργάνων, τα ερωτήματα που εγείρονται ανάγονται στον ευρύτερο κλάδο της βιοηθικής. Εύκολα μπορεί κανείς να αναρωτηθεί τι θα γίνει, εάν 3D εκτυπωτές κατορθώσουν μια μέρα να δημιουργούν με επιτυχία ανθρώπινα όργανα. Θα μπορεί κάποιος να κατασκευάσει αυτόν τον εκτυπωτή μόνος του; Τα όργανα θα πωλούνται έναντι χρηματικού αντιτίμου; Θα κυκλοφορήσουν στη «μαύρη αγορά»;

Ευρωπαίοι ερευνητές δεν αποκλείουν στο άμεσο μέλλον την ύπαρξη 3D εκτυπωτών που θα δημιουργούν φάρμακα αλλά και ναρκωτικά. Τι ευθύνη πρέπει να φέρουν οι εταιρίες κατασκευής των εκτυπωτών; Θα πρέπει να υπάρξει νομική ρύθμιση ή ακόμα και πολιτική παρέμβαση; Οι ερωτήσεις ίσως να χρήζουν απάντησης λίγο πιο σύντομα απ’ ό,τι λογαριάζει κανείς.

Το ρεπορτάζ δημοσιεύτηκε στο τεύχος 70 του HOTDOC