چهره دنیا بعد از چاپ سه‌بعدی؛ سیزده‌به‌در را در فضا بگذرانید!

چاپگر سه‌بعدی یکی از مهم‌ترین مگاترند‌های دنیای امروز است. این فناوری سه دهه پیش اختراع شده اما در چند سال گذشته بود که به چاپ سه‌بعدی و توان بالقوه آن توجه شد. یک از اولین نتایج ورود چاپ سه‌بعدی به دنیای صنعت، تولید محصولات شخصی‌سازی‌شده است. محصولاتی که بیش از پیش بر پایه سلایق و خواست مشتریان ساخته می‌شوند. در این مقاله می‌خواهیم به چاپ سه‌بعدی، ورود آن به صنعت و مسائل این حوزه نگاهی بیندازیم.

سال گذشته، شرکت آدیداس اولین واحد چاپ‌سه‌بعدی خود را برای کفش‌های ورزشی باز کرد. این واحد بسیار خودکار است. چنین واحد‌هایی «کارخانه سریع» (Speedfactory) نام دارند. آدیداس این کارخانه چاپ‌ سه‌بعدی کفش ورزشی‌ را در شهر کوچک آنشباخ (Ansbach) واقع در باواریا در جنوب شرقی آلمان راه‌ انداخته است. این شرکت‌ اعلام کرده که می‌خواهد واحدهای مشابهی در آتلانتا آمریکا و دیگر بازارهای اروپایی راه‌اندازی کند. اگر این واحد‌های چاپ‌ سه‌بعدی با نصف ظرفیت خود فعال شوند، می‌توانند سالانه نیم میلیون کفش ورزشی آدیداس تولید کنند.

فقط ۲۰ سال دیگر

تولید با استفاده از چاپ سه‌بعدی که با روش ساخت تجمیعی (Additive Manufacturing) صورت می‌گیرد، باعث می‌شود کارخانه‌ها به مشتریان و بازار نزدیک‌تر باشند و محصولات را هر چه سریع‌تر تحویل دهند. برای اینکه بتوانید تصویری از این سرعت به دست آورید، کافی است آن را با روش‌های سنتی مقایسه کنید. در روش‌های سنتی ممکن است برای طراحی، نمونه‌سازی و تولید در مقیاس بزرگ، حدود یک سال زمان لازم باشد.

اما در این روش جدید، می‌توان طی چند روز، یک محصول را طراحی و تولید کرد. این مسئله زمان متوسط تولید محصولات را حداقل ۶۶ درصد کاهش می‌دهد. هر چه این دوره زمانی کوتاه‌تر باشد، خرده‌فروش‌های بیشتری می‌توانند تولیدات را دقیقا بر پایه میزان سفارش و نه تخمین خود عرضه کنند. تامین‌کننده‌ها دقیقا چیزی را عرضه می‌کنند که مشتریان می‌خواهند و در نهایت نیز مشتریان می‌توانند آنچه را دوست دارند، داشته باشند. زیرا برای خرده‌فروشی‌های، تولید یک کالای کاملا شخصی‌سازی‌شده، ممکن است به صرفه باشد.

از اولین نمونه از کقش پرینت شده آدیداس استقبال بسیار خوبی شد.

تخمین‌ها نشان می‌دهد که اگر سرمایه‌گذاری روی چاپ سه‌بعدی با همین روندی که امروزه وجود دارد، ادامه یابد در طول دو دهه، شاید مشتریان بتوانند کالایی موردنظر خود را توسط چاپگر سه‌بعدی مغازه سر کوچه چاپ کنند. اما بااین‌همه هنوز مشکلاتی در این مسیر چاپ سه‌بعدی وجود دارد.

سرعت، همه‌چیز نیست

آنچه در سطور پیشین آمد، همان «تولید توزیع‌شده» است. یعنی به‌جای اینکه محصولات در کارخانه‌ها و شرکت‌های بزرگ و متمرکز، طراحی و تولید شوند، می‌توان تمام عملیات طراحی و تولید را در یک مغازه یا کارگاه کوچک اجرا کرد. در تولیدِ توزیع شده ، تعداد انبار‌ها، واحد‌های بازرگانی و آلودگی‌های محیطی کاهش می‌یابند. اما از سوی دیگر، چنین کاری می‌تواند تجارت و عمده‌فروشی را از بین ببرد.

پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که چاپ سه‌بعدی می‌تواند، ۵۰ درصد از تجارت جهانی را از بین ببرد. با این اتفاق، احتمالا صادرات کالا از کشورهایی فقیر که عموما به دلیل هزینه‌های کم تولید، محل مناسبی برای تاسیس کارخانه‌ها هستند، از بین می‌رود. در ادامه این روند، شرکت‌ها مجبور خواهند شد مثلا به‌جای تولید و فروش کفش، روی طراحی کفش تمرکز کنند. یعنی به‌جای فروش محصولات، به فروش راه‌حل‌ها و تجارب بپردازند.

آیا روزی می‌رسد که تولید سنتی کاملا منسوخ شود؟

برای پاسخ به این سؤال باید چند نکته را در مورد چاپ سه‌بعدی در نظر بگیریم.

۱ - اقتصاد برپایه چاپ سه‌بعدی، هنوز جای کار دارد

هزینه‌ تولید در روش انبوه سنتی، برای قطعات یکسان مثل قطعات مورداستفاده در صنایع گوناگون، همچنان کمتر از هر روش دیگری است.

از سویی چاپ سه‌بعدی هنوز برای ساخت وسایل با مواد طبیعی مثل چرم، پنبه، پشم، سنگ، جواهرات و گرانیت که مورد تقاضای بازار هستند، مشکل دارد. بنابراین هنوز نمی‌دانیم آیا چاپ سه‌بعدی می‌تواند صرفا به‌واسطه شخصی‌سازی انبوه، جایگزین تولید انبوه سنتی شود یا خیر. این مسئله حتی در میان‌مدت هم روشن نیست.

برنامه آدیداس این است که سود ناشی از فروش وسایل ورزشی خود را از 290 میلیون دلار در ۲۰۱۷ به 355 میلیون دلار در ۲۰۲۲ افزایش دهد. اما به نظر نمی‌آید این فروش اضافی صرفا به علت تولید سفارشی با فناوری چاپ سه‌بعدی حاصل شود.

برای رسیدن به چنین هدفی لازم است فناوری‌های گوناگون با زنجیره‌های تامین ترکیب شوند. به‌علاوه، تغییر نحوه تولید همه 301 میلیون جفت کفشی که آدیداس سالانه تولید می‌کند، حتی بدون در نظر گرفتن رشد تقاضای آن‌ها، تلاش، ریسک و هزینه مضاعفی لازم دارد.

۲ - این فناوری برای تولید کالاهایی شخصی‌سازی‌شده بهترین است

چاپ سه‌بعدی ارزش چشم‌گیری در حوزه کالا‌های شخصی‌سازی‌شده تولید می‌کند و تقاضا برای تعداد کم با قیمت‌های مناسب را تامین می‌کند. قطعات می‌توانند متناسب با تقاضا تولید شوند. از این روی نیازی به انبار کردن اجناس تولیدی نیست.

شرکت بوينگ قطعات موتورهای جت خود را با چاپ سه‌بعدی می‌سازد. این کار باعث صرفه‌جویی ۳ میلیون دلاری در ساخت هواپیماهای بوئینگ B787 شده است.

دویچه‌بن (Deutsche Bahn) یک شرکت حمل‌ونقل ریلی و زمینی است. این شرکت برای افزایش سرعت فرآیند‌ها و کاهش هزینه‌های نگهداری، قطعات یدکی موردنیازش را با چاپ‌ سه‌بعدی تولید می‌کند.

دایلمر (Daimler-Benz)، شرکت هولدینگ مالک مرسدس بنز و خودروسازی کرایسلر (Chrysler)، قطعات و وسایل شخصی‌سازی‌شده را با چاپ سه‌بعدی تهیه و متناسب با تقاضای هر مشتری، تغییرات خاص و کوچک را روی محصولاتش اعمال می‌کند.

در صنعت سلامت، چاپ سه‌بعدی در تولید مدل‌های مغز و اعضای بدن، ساخت بانداژ‌های شخصی‌سازی‌شده و اندام‌های مصنوعی ارزان به کار می‌رود.

تاسیس «کارخانه‌های سریع» می‌تواند نقطه عطفی در تاریخ تولید تجمیعی باشد. چنین کاری یک روش خوب برای تولید کاملا خودکار در کشورهای است که هزینه نیروی کار در آن‌ها بالا است. اما بیشتر فناوری‌هایی که اکنون در چاپ سه‌بعدی به کار می‌روند در اوایل دهه هشتاد توسعه یافته‌اند. از این روی شاید کمی باید زمان بگذرد تا شاهد پرواز جت‌های چاپ‌شده باشیم.

۳ - شخصی‌سازی قواعد بازی تولید را عوض می‌کند اما نه همه‌چیز آن را

در حال حاضر یک‌سوم مشتریان، خواهان محصولات شخصی‌سازی‌شده هستند. این قضیه می‌تواند باعث تغییرات مهمی در زنجیره‌های تامین جهانی شود. اما بااین‌همه هنوز بسیاری از مشتریان فقط یک پیراهن یا تی‌شرت تک‌رنگ را می‌خرند و تمام هفته آن را می‌پوشند.

در مورد وسایل ورزشی، لزومی ندارد حتما لباس‌های ورزشی را در محل استفاده، تولید کنیم. زیرا در این مورد، لازمه موفقیت تحویل سریع محصول نیست. این مسئله در مورد بسیاری از محصولات مصرفی با عمر زیاد نیز صادق است. محصولاتی که بخش بزرگی از تقاضای امروز را شکل می‌دهند.

اما در مورد طراحان، مخترعان، فعالین صنعت مد و فشن و افراد مشهور که هر روزه لباس‌های جدید لازم دارند، چاپ سه‌بعدی بهترین ابزار است.

می‌توان با یک طراحی هوشمندانه ، چاپ‌ سه‌بعدی را در خط تولید‌‌ شرکت‌های امروزی وارد کرد. در این طراحی، فرآیند تولید به دو مرحله تولید انبوه محصولات پایه‌ای و تغییر آن‌ها تقسیم می‌شود. با این کار محصولات پایه‌ای به‌صورت انبوه تولید می‌شوند اما تغییرات و شخصی‌سازی‌ها، در بازار یا واحد‌های نزدیک به بازار با چاپ سه‌‌بعدی رخ می‌دهند.

۴ - فناوری ساخت و خواست‌های مشتریان تنها فاکتورهای بازی نیستند

زنجیره‌های تامین تحت تاثیر فاکتورهای متعددی هستند. باید در نظر داشت که زنجیره‌های تامین گوناگون که ممکن است در سرعت و طول زنجیره تفاوت داشته باشند، برای پاسخ به نیازهای مختلف ساخته شده‌اند. نیازهایی همچون آوردن منابع به کارخانه‌های نزدیک بازار، انتقال قطعات به واسطه زنجیره‌های جهانی و متصل کردن بازیگران مختلف در خوشه‌های صنعتی.

همچنین فاکتورهای خارجی فراوانی نیز روی شبکه تامین و زنجیره ارزش تاثیر می‌گذارند. از بین این فاکتورها می‌توان ریسک‌های ژئوپولتیک ، دسترسی به کارگران ماهر، کیفیت زیرساخت‌ها، مالیات‌ها، هزینه‌های زمین و انرژی، مدت‌زمان و مقدار تلاش لازم برای کسب مجوزها را بیان کرد.

از سویی، مناطق جغرافیایی مختلف، استعداد‌ها، امکانات و برندسازی گوناگون نیاز دارند. برای مثال « ساخت آلمان » مشخصه‌ای یکتا است و به این راحتی نمی‌شود در مکان دیگری آن را به دست آورد.

این فاکتورها نه‌تنها شکل زنجیره تامین را تعیین می‌کنند، بلکه سرعت، بزرگی و فناوری‌هایی مستعد رشد را نیز مشخص می‌کنند.

مدیریت کار سخت‌تر می‌شود

نکته دیگری را باید مدنظر داشت. توان مدیریتی محدود است. درنتیجه اگر تغییرات و پیچیدگی‌های حاصله از حدی بیشتر باشد، ممکن است تیم مدیریتی دیگر نتواند به‌خوبی عمل کند.

تغییرات می‌توانند تاثیرات بزرگی داشته باشند. برای انجام هر تغییری، باید نیروی کار را مدنظر قرار دهیم. وقتی هنوز دستگاه‌ها و دارایی‌‌های شرکت‌ها مستهلک نشده است، اینکه بخواهید آن‌ها را عوض کنید، کمی سخت است و این یک مانع برای ایجاد تغییر به‌حساب می‌آید. مدیریت برای اینکه بتواند روی مشتریان و بازار متمرکز شود و از پایداری و تداوم تجارت اطمینان حاصل کند، به زمان و انرژی نیاز دارد.

تکه‌تکه کردن شرکت نیز محدودیت‌هایی ایجاد می‌کند. اگر آدیداس بخواهد برای شخصی‌سازی هر چه بیشتر، واحدهای تولیدی خود را به محلی در نزدیک بازارها انتقال دهد، به این فکر کنید که تیم مدیریتی آن باید چند واحد را در دنیای تجاری پیچیده، شدیدا رقابتی و فعال امروزی مدیریت کند؟

تمرکز کردن، مزایای مهمی دارد. از این روی سیستم‌های مدیریتی همواره دنبال سطحی از تجمیع و تمرکز فعالیت‌ها در مکان‌های خاص هستند تا بتواند بار مدیریتی را کاهش دهند.

اما دنیای پس از چاپ سه‌بعدی چگونه است؟

همان‌طور که سطور پیشین گفتیم، ورود چاپ‌ سه‌بعدی به صنایع، شخصی‌سازی محصولات و افزایش سرعت تولید که به کاهش هزینه‌ها منجر می‌شود را به همراه دارد.

۱ - شخصی‌سازی محصولات

در صنعت امروز، اصل نگفته‌ای در تولید محصولات الکترونیکی وجود دارد. نمی‌دانم نام این اصل نزد طراحان و سازندگان اصلی چیست. اما نتیجه‌اش برای مشتریان این است که آن‌ها می‌فهمند «همیشه یک جای کار می‌لنگد». مثلا من وقتی می‌خواهم لپ‌تاپی بخرم، می‌بینم لپ‌تاپ‌های خوب، گران هستند. اما راستش همه مشخصه‌های چنین لپ‌تاپ خوبی، به درد من نمی‌خورد. مثلا ترجیح می‌دهم به‌جای سی‌پی‌یو (CPU) بسیار قوی، یک سی‌پی‌یو متوسط و به‌جای هارد معمولی، یک حافظه اس‌اس‌دی داشته باشد. یا من کارت گرافیکی قوی نیاز ندارم. اما در بازار چنین گزینه‌ای وجود ندارد. همیشه سی‌پی‌یوی خوب، هارد اس‌اس‌دی با کارت گرافیکی بسیار همراه هستند. اگر چنین لپ‌تاپی بخرم، مجبورم هزینه اضافی برای کارت گرافیکی که به دردم نمی‌خورد را بپردازم.

در نهایت مجبور می‌شوم سراغ لپ‌تاپی با سی‌پی‌یو متوسط بروم و هاردش را جایگزین کنم. اما با مشکل دیگری روبه‌رو هستم. مقدار رم (RAM) چنین لپ‌تاپی کم است و فقط یک پورت برای اتصال رم در آن وجود دارد. درنتیجه نمی‌توان مقدار رم آن را افزایش داد.

گوشی‌های هوشمند نیز مشکل مشابهی دارند. شاید ترجیح می‌دهید به‌جای یک گوشی با 256 گیگابایت حافظه، دو دوربین ۲۰ مگاپیکسلی و صفحه‌نمایش فول اچ‌دی (Full HD) با قیمت چهار میلیون، یک گوشی 64 گیگابایتی با قابلیت اتصال به شبکه 4G و دوربین معمولی با قیمت 2 میلیون بخرید. یا اینکه گوشی بخرید که سیستم‌عامل آن به‌روز می‌شود و می‌دانید که شرکت سازنده مدت کمی پس از عرضه نسخه جدید اندروید، گوشی شما را هم به روز می‌کند. اما شرکت‌های سازنده فقط برای گوشی‌های رده بالای خود چنین کاری را می‌کنند.

اما! اما!

این قضیه در مورد جنبه‌های غیر فنی همچون ظاهر و رنگ محصولات نیز صدق می‌کند. برخی از این قیود به دلایل محدودیت‌های فنی هستند و برخی دیگر فقط به دلیل طمع شرکت‌های سازنده اعمال می‌شوند. استراتژی فروش شرکت‌ها این است که مشتری یا یک محصول خیلی خوب و گران بخرد، یا مجبور شود محصولی ضعیف یا متوسط خریداری و پس از مدتی دوباره آن را عوض کند. شرکت‌ها به مشتریان این اجازه را نمی‌دهد که روی جنبه‌هایی که برای آن‌ها مهم است، هزینه کنند و برای چیزهایی که برایشان چندان اهمیت ندارند، پولی زیادی نپردازند.

شاید واقعا روزی فرابرسد که بتوانید در مغازه سر کوچه، به‌جای انتخاب بین کالا‌های موجود، مشخصات موردنظر خود را سفارش دهید.

احتمالا فکر ‌می‌کنید آنچه در اینجا گفتیم چندان ربطی به چاپ سه‌بعدی ندارد. مثلا کسی حافظه یا پردازشگر گوشی را چاپ نمی‌کند. به نظر هم نمی‌آید بتوان در دو دهه آینده چنین کاری کرد. اما یک مسئله را باید در نظر بگیرید. شرکت‌ها علاقه فراوانی دارند ما را مجبور به خرید محصولاتی کنند که آن‌ها اجازه تولیدش را داده‌اند. این محصولات نه بر اساس علاقه و منافع شما، بلکه بر اساس میزان سود حاصله از آن طراحی شده‌اند. وقتی چاپ سه‌بعدی رواج یابد و تولید سفارشی به روندی معمول تبدیل شود، در آن صورت روزی را خواهیم دید که شما می‌توانید کالاهای الکترونیکی نسبتا سفارشی داشته باشید.

۲ - سرعت تولید

ماده اولیه‌ای که امروز برای چاپ سه‌بعدی استفاده می‌شود، انواع مشتقات پلاستیک است. اما محققین بسیاری در تلاش هستند تا با مواد دیگری نیز محصولات سه‌بعدی چاپ کنند. امروز چاپگر‌های سه‌بعدی برای غذا و شکلات نیز وجود دارند. اما مهم‌ترین پژوهش‌های این حوزه، روی چاپ سه‌بعدی فلزات متمرکز هستند.

چنین کاری در نهایت می‌تواند باعث شود قطعات فلزی مورداستفاده در صنایع گوناگون همچون خودروسازی و هوافضا، به‌صورت یکپارچه چاپ شوند. چاپ یکپارچه، هم سرعت تولید این قطعات را افزایش می‌دهد، هم کیفیت آن‌ها را بهتر می‌کند.

چاپ سه‌بعدی تصور ما از برنامه فضایی را متحول می‌کند.

حتی اگر نتوانیم خود فلزات را چاپ کنیم، اما بتوانیم قالب‌های ریخته‌گری فلزات را با چاپگر سه‌بعدی بسازیم، باز هم می‌توانیم قطعات یکپارچه و بادوام را در زمان بسیار کمتری نسبت به گذشته تولید کنیم.

شاید انقلاب فضایی که ایلان ماسک (Elon Musk) به دنبال آن است، با چاپ سه‌بعدی فلزات میسر شود.

دنیای پس از چاپ‌ بعدی واقعا چگونه است؟

شاید در دنیای پس از چاپ سه‌بعدی، محصولات روزمره زندگی‌مان چندان تغییر نکنند. لااقل اندازه و شکلشان تفاوت چندانی با دنیای امروز نداشته باشند. اما احتمالا یک تفاوت وجود خواهد داشت. شاید بتوانید در دنیای پس از چاپ سه‌بعدی برای روز سیزده‌بدر، سفری چندساعته به مدار زمین داشته باشید و از آنجا در اینستاگرام خود ویدئوی زنده پخش‌کنید.

این مسیر دارد طی می‌شود

چاپ سه‌بعدی یک فناوری مفید برای پاسخ‌گویی به نیازها و خواست‌های مشتریان و ابزاری مهم برای طراحان، مجریان و مدیران زنجیره‌های تامین است. اما فناوری‌های اصلی مورداستفاده در آن، چهل سال پیش اختراع‌شده‌اند.

در آینده چاپ سه‌بعدی و دیگر فناوری‌های تولید مطمئنا بهبود خواهند یافت. درنتیجه محصولات چاپ‌شده با آن نیز بهتر می‌شوند. اما زنجیره‌های تامین طولانی همچنان نقش خود را حداقل برای عرضه مواد اولیه چاپ سه‌بعدی و محصولات پایه‌ای حفظ خواهند کرد. چاپ سه‌بعدی توان بالایی در حوزه‌هایی گوناگون دارد و می‌تواند انقلابی در این حوزه‌ها ایجاد کند. اما هنوز کمی باید صبر کنیم.