زمانی که ما در مورد پرینت سه بعدی و نگرانی های امنیتی صحبت می کنیم، یکی از مسائلی که وجود دارد قطعات پرینت شده ی جعلی است. اگر یک هکر ماهر بتواند یک فایل CAD را از طریق اینترنت و از طریق شبکه ی داخلی شرکت بدزدد، آنگاه او می تواند قطعات را که مشابه نسخه های اصلی تولید کننده هستند، تولید کند. چندین شرکت اقداماتی را در زمینه ی مقابله با جعل کردن محصولاتشان انجام داده اند از قبیل جاگذاری یک برچسب های شناسایی درون محصولات، اما یک گروه از محققین در دانشکده ی مهندسی NYU Tandon به یک روش جدیدی دست یافته اند که بسیار هوشمندانه تر و ماهرانه تر است.
در یک تحقیق با عنوان ویژگی های امنیتی جاگذاری شده در مدل های یکپارچه ی طراحی کامپیوتری برای additive manufacturing (“Security features embedded in computer aided design (CAD) solid models for additive manufacturing,”) محققان توضیح می دهند که چگونه معایب می تواند وارد فایل های طراحی قطعات پرینت شده و موجب جلوگیری از دزدی شود. این نقص ها که داخل فایل های CAD هستند می توانند طوری طراحی شوند که هنگامی که تحت شرایط خاصی پرینت می شوند ناپدید شوند. بدون دانستن اینکه آن شرایط چگونه هستند، یک جعل کننده می تواند به طور تصادفی یک قطعه ی بی کیفیت و ناقص پرینت کند.
وقتی که یک فایل CAD به فرمت STL ترجمه می شود، یک تعدادی از پارامترها باید قبل از پرینت تعریف شوند، مانند چرخش پرینت، رزولوشن، سرعت پرینت و غیره. این محققان بررسی کردند که چگونه این پارامترها می توانند استفاده شوند تا نقص های خاصی را فعال یا غیرفعال کنند، مانند شکاف ها یا نقاط خالی در یک قطعه ی یکپارچه، یا ویژگی هایی که موجب می شوند قطعه به سادگی متلاشی شود. برای مثال، یک قطعه یک کره درون طراحی اش داشت(جاگذاری شده بود). موقعی که تحت شرایط مناسب پرینت شد، این قطعه به عنوان یک قطعه ی یکدست و به هم پیوسته بود. وقتی که تحت شرایط نامناسب پرینت شد، این کره به عنوان یک فضای خالی ظاهر شد.
Fei Chen، دانشجوی دکترا، گفت: محدوده ی طرح های ویژگی امنیتی نشان داده شده در این کار می تواند انعطاف پذیری خارق العاده ای برای مهندسان فراهم کند و به اسانی می توانند عیب های زیادی در طرح هایی با اشکال پیچیده استتار کنند. بیشتر قطعات صنعتی تولید شده با استفاده از پرینت سه بعدی طرح های پیچیده ای دارند تا استفاده از پرینت سه بعدی برای تولید آنها را توجیه پذیر کنند، این ویژگی باعث می شود که کار جاسازی عیب ها درون آنها ساده تر باشد بدون اینکه قابل شناسایی باشند.
این محققان تاکید می کنند که امنیت شبکه هنوز از بیشترین اهمیت برخوردار است. هکر نباید بتوانند که به شبکه ی شرکت دسترسی داشته باشند، و یک بخش IT قوی نیاز است که به طور ثابت اطمینان بدهد که نقض قانون صورت نمی گیرد. جاگذاری اشکالات در فایل های سه بعدی یک کار دفاعی درجه دوم است.
Nikhil Gupta، محقق مواد و دانشیار مهندسی مکانیک، گفت: ابزارهای امنیتی الکترونیکی و اینترنتی می توانند برای جلوگیری از تخلفات اینترنتی به کار گرفته شوند. با این حال، در مواردی که فایل های طراحی دزدیده شوند، هیچ راهی برای جلوگیری از پرینت قطعه ی با کیفیت وجود ندارد. این تحقیق جدید طراحی شده است تا این روند را دچار اختلال کند و فایل های دزدیده شده نتوانند با کیفیت بالا پرینت شوند.
در حالیکه جاگذاری یک برچسب شناسایی درون مدل پرینت شده یک روش خوب برای اینکه بتوان فهمید کار پرینت شده قانونی است یا خیر، آنها فقط برای زمانی مناسب هستند که بردی دنبال این بگردد که آیا این قطعه ی تولید شده جعلی است یا خیر. وقتی که عیب های مخفی شده وارد کار شوند، این قطعات بسیار مستعد شکستن و خراب شدن می شوند یا حداقل کیفیت کار تولیدی پایین است- نه تنها باعث می شوند که استفاده از آن ها به حداقل برسد بلکه دزدها دوباره به فکر دزدیدن آنها نباشند.
طراحی قطعاتی که تنها تحت شرایط خاصی به صورت مناسب پرینت شوند کار ساده ای نیست، و محققان هشدار می دهند که این یک تکنولوژی ای که به صورت انبوه فراهم شود نیست. جلوگیری از دزدان ماهر نیازمند تکنولوژی ماهرانه است، و عیب های طراحی ویژه و شرایط و روش پرینت کردن باید برای هر قطعه به صورت جداگانه بهبود و توسعه داده شوند. برای اینکه به صورت واقعی اطمینان خاطر داده شود که قطعات جعلی نمی توانند به درستی پرینت شوند، یک ترکیب ویژه ای از شرایط نیاز است تا برای ساخت بدون عیب تعریف شود.
براساس گفته ی Gupta و دیگر محققین NYU Tandon که در یک تحقیق جداگانه اشاره شد، محدودیتی برای انواع عیب ها، یا ترکیبات شرایط، که بتواند استفاده شود، وجود ندارد . با این حال، تقریبا همه ی عیب ها می تواند طوری جاسازی شوند که غیرقابل شناسایی شوند. این تحقیق که توسط مجله ی Springer چاپ شد، مقاله ای بود که بیشترین دانلود و ارجاع و اشتراک گذاری را در سال گذشته داشت. آن تحقیق به منظور پرده برداری از روش هایی بود که در آنها هکرها نقص هایی را در فایل های طراحی پرینت می گنجاندند. ولی در مطالعه ی جدید، همان ایده ها در مورد هکرها به کار گرفته شده استف روشی که ممکن است یکی از موثرترین سلاح های مبارزه در برابر سارقان زیرک باشد.
نویسندگان این کار جدید عبارتند از Fei Chen، Gray Mac، و Nikhil Gupta. شما می توانید برای دسترسی به کل تحقیق از لینک زیر استفاده کنید:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127517304355
رتاکسان (Rotaxanes) ماده ای است که برای حفظ سلامت بسیار مفید است و در مواد غذایی که به عنوان مواد بسیار مفید و مغذی شناخته می شوند بسیار یافت می شود. این ماده به شما کمک می کند که یک پوست زیبا داشته باشید، وزن خود را کاهش دهید و تا سن 200 به مانند یک فرد 20 ساله به نظر برسید. رتاکسان ها مولکول هایی به شکل حلق های هستند و قادر هستند انرژی را که به صورت نور، گرما یا PH تغییر یافته، دریافت می کنند به انرژی حرکتی تبدیل کنند و مولکول ها را به حرکت در بیاورند. به عبارت دیگر، آنها در پاسخ به یک تحریک بیرونی حرکت می کنند. آنها همچنین به عنوان ماشین های در ابعاد نانو شناخته می شوند.
دکتر Chenfeng Ke و تیم آزمایشگاهیاش در دانشگاه Dartmouth از رتاکسان برای طراحی مواد هوشمند فوق قوی استفاده کرده اند. با استفاده از مولکولهای در ابعاد نانو، آنها قادر بودند که پلیمر مکعبی شکل مشبک در ابعاد ماکرو بسازند که قادر است اجسامی تا 17 برابر وزن خودش را بلند کند. چیزی شبیه به اینکه یک انسان یک ماشین را بلند کند.
دکتر Ke می گوید: طراحی ما بر اساس مولکول های رتاکسان بوده است. آنها چندین حلقه در یک محور مولکولی دارند. در ماده جدید ما، حلقه یک قند حلقه ای است و محور یک پلیمر است. اگر یک محرک خارجی اعمال کنیم، مانند آب، این حلقه ها به صورت رندوم به جلو و عقب به حرکت در خواهند آمد و به هم می چسبند و یک بردار تیوب مانند را تشکیل می دهند. موقعی که این اتفاق می افتد سختی مولکول را تغییر می دهد. این حالت شبیه عبور دانه های تسبیه از نخ آن می باشد و وقتی که این دانه ها کاملا کنار هم قرار می گیرند باعث می شوند نخ قوی تر شود، به مانند یک تکه چوب.
هدف دکتر Ke و تیمش این بود که پلیمری از بیلیون ها مولکول که با استفاده از آب به هم چسبیده اند بسازد. مشکل این کار زمانی است که مولکول های رتاکسان به صورت رندوم تغییر جهت می دهند حلقه های آنها همدیگر را خنثی می کنند و عملا بدون فایده است. با این حال، پرینت سه بعدی به محققان اجازه می دهد که حرکات آنها را کنترل کنند.
دکتر Ke ادامه می دهد: تکنولوژی پرینت سه بعدی به ما اجازه داد که حرکات لرزشی و رندوم حلقه های با ابعاد نانو را به مواد هوشمند و در ابعاد ماکرو تبدیل کنیم. قرار دادن مولکول ها در یک خط راست و جهت مناسب باعث افزایش و تقویت حرکات آنها می شود. وقتی که به مولکول های رتاکسان آب اضافه می کنیم، حلقه های پلی رتاکسان از طریق اتصالات هیدروژنی به هم می چسبند. سپس ستون های لوله ای تشکیل شده از چسبیدن حلقه ها، به صورت منظم به هم می چسبد.
وقتی که مولکول ها در این آرایش هستند بهتر می توان آنها را با هم هماهنگ کرد در مقایسه با حالتی که حلقه ها به صورت آزادانه در طول محور حرکت می کنند. ما موفق شدیم با استفاده از ثابت نمودن حلقه ها در موقعیت های مناسب، ساختارهای مشبک سه بعدی پرینت کنیم. حالا، دیگر مولکول ها به صورت رندوم در طول ماده قرار نگرفته اند.
زمانی که ساختارها پرینت شدند، تیم دکتر Ke آنها را Cure می کرد و از آنها استفاده می نمود. ساختار مکعبی مشبک، توخالی، پرینت شده کار را برای اصلاح و تغییر شکل بسیار ساده می کند. با استفاده از یک محلول به عنوان کاتالیست، تیم قادر بود که ساختارهای متشکل از کنار هم قرار گرفتن حلقه ها را، از حالت ثابت به متحرک و برعکس برگرداند. به عبارت ساده تر، آنها با اضافه کردن و برداشتن یک حلال باعث می شدند که مکعب بزرگ شود و یک شیء را همراه خودش بلند کند و سپس به شکل اصلی خود بازگردد.
مکعب پرینت شدة سه بعدی یک سکه را به اندازة 1.6 میلیمتر بلند کرد. شاید این مقدار کوچک به نظر برسد ولی یک گام بزرگ رو به جلو در زمینة ماشین های با ابعاد نانو و استفاده از آنها در ابعاد ماکرو می باشد.
ما امیدواریم که این پیشرفت دانشمندان را قادر سازد که مواد و وسایل هوشمند را بیشتر توسعه دهند. برای مثال، با اضافه کردن انقباض و پیچش به حرکت افزایشی، مولکول ها می توانند به عنوان ربات های نرم برای انجام کارهای پیچیده، همانند دست انسان، استفاده شوند.
این آزمایش بر اساس تحقیق انجام شده توسط Jean-Pierre Sauvage، J. Fraser Stoddart و Bernard L. Feringa، که برنده جایزه نوبل نیز گردید، انجام شد. تحقیق کامل تیم دکتر Ke را می توانید در مقالة: Ring Shuttling Controls Macroscopic Motion in a Three-Dimensional Printed Polyrotaxane Monolith بخوانید.
در مورد کشورهای دیگر مطمئن نیستم ولی سرطان سینه رایج ترین نوع سرطان در زنان آمریکا است. براساس جامعه ی سرطان آمریکا، تقریبا 252710 مورد جدید سرطان سینه ی جدید تهاجمی در زنان آمریکا در سال 2017 تشخیص داده خواهد شد، و تنها سرطان ریه است که آمار بیشتری در مرگ و میر ناشی از سرطان زنان در کشورهای پیشرفته دارد. آمارها نشان می دهد که بیش از 1.7 میلیون مورد جدید سرطان سینه در زنان در سرتاسر دنیا در سال 2012 اتفاق افتاد. ولی خبرهای خوب در این مورد را بشنوید: آمارهای مرگ ناشی از سرطان سینه به نظر می رسد که در حال کاهش باشند و این به خاطر این است که معالجات بهتر شده اند و در واقع تشخیص بیماریها سریعتر اتفاق می افتد و آگاهی ها افزایش یافته است.
تکنولوژی پرینت سه بعدی در این روند دخالت داشته است- این تکنولوژی برای افزایش آگاهی در مورد این بیماری، انجام آزمایش، و حتی افزایش 93 درصدی تشخیص آمار سرطان سینه، مورد استفاده قرار گرفته است. تشخیص اولیه در نکته ی کلیدی و اساسی است، و بر اساس بعضی آمارها از جامعه ی مبارزه با سرطان چین (CACA)، که در توسعه ی پروژه ی مانتیور کردن سرطان سینه در سال 2008 بسیار سودمند و مفید بود، تقریبا 88 درصد زن ها که تشخیص داده شده اند که سرطان سینه دارند تا 5 سال پس از تشخیص این بیماری زنده می مانند.
پرینت سه بعدی برای ساخت بهتر پروتزهای سینه از جنس سیلیکون، برای افرادی که دچار این بیماری شده اند، استفاده شده است، همچنین تولید پروتز که هزینه ی کمتر را داشته باشد. ولی در مورد پرینت چهار بعدی چطور؟ پرینت چهار بعدی در واقع شبیه پرینت سه بعدی است ولی پس از انجام پرینت شکل آن بر اساس نوع تحریک تغییر می کند، و در موارد زیادی مورد استفاده قرار گرفته است، از تولید سازه های تحمل کننده بار و تحقیق پرینت اجزاء زیستی تا پرینت با مواد کمپوزیتی پیشرفته و بهبود آمادگی جراحی.
یک بیمارستان در چین اخیرا یک اعلامیه ی خلاقانه را منتشر کرد- این بیمارستان از پرینت چهار بعدی برای بازسازی یک سینه ی جدید برای یک بیمار سرطان سینه استفاده کرد. این جراحی در واقع در آگوست 2016 انجام شد، اما این بیمارستان هفته ی گذشته اعلام کرد که این کاشت سینه که توسط یک آزمایشگاه ملی در دانشگاه Xi’an Jiaotong، تولید شد، به خوبی به کار خود ادامه می دهد.
دانشگاه Xi’an Jiaotong قبلا با تکنولوژی پرینت چهار بعدی کار کرده است، و اخیرا با موسسه ی صنعتی Georgia و دانشگاه فنی و طراحی Sinagapore برای پرینت سه بعدی خلاقانه، اشیاء تغییر شکل دهنده، استفاده از روش پرینت چهاربعدی توسعه یافته، با استفاده از یک پرینتر Stratasys Objet500 Connex3 ایجاد همکاری کرده است.
سال گذشته، قبل از جراحی سینه ی پرینت شده، بیمار سرطانی یک جراحی در سینه ی سمت چپش داشت و در آن جراحی سینه ی او برداشته شد. بر اساس گفته ی Ling Rui، یک پزشک جراح عروق بیمارستان دانشگاه پزشکی نظامی چهارم در Xi’an، استان Shaanxi: سینه ی پرینت شده با بافت های خود بیمار به خوبی رشد کرده است.
Ling توضیح داد: در مقایسه با پرینت سه بعدی، پرینت چهار بعدی زمان را به سه بعد موجود اضافه می کند.
قبل از اینکه دکترها بتوانند سینه ی بیمار را با استفاده از مواد تجزیه پذیر بسازند، آنها مجبور بودند ابتدا در مورد سینه ی اصلی او و اندازه ی تومورش اطلاعات بدست آورند. سپس ایمپلنت چهار بعدی در آزمایشگاه دانشگاه تولید شد.
Zhang Juliang، استادیار بیمارستان Xijing که در جراحی شرکت داشت، گفت: این ایمپلنت به مقدار مطلوبی مستحکم است، و پس از مدت مشخصی تجزیه می شود که برای این بیمار یک تا دو سال طول می کشد.
Zhang همچنین توضیح داد که در نتیجه ی ماهیت منفذ دار بودن ایمپلنت، بافت انسان می تواند به درون سینه ی پرینت شده راه پیدا کند و سرانجام جای آن را بگیرد، که این چیزی است که پزشکان امیدوار به آن هستند.
Ling گفت: بعد از 10 ماه گذشت از جراحی، ایمپلنت به خوبی رشد کرده است، و بافت ها و رگ های بیمار شروع به رشد مجدد کرده اند.
این روش پرینت چهاربعدی، بر اساس گفته ی Ling، تاثیرات جانبی کمتری نسبت به روش های بازسازی سینه ی حال حاضر دارد، و به بیمار اجازه می دهد که بهبود بهتری داشته باشد.
این دنیا پر است از چیزهای عجیب غریب، اغلب زمان ها محیط ها و مناطق قطب شمال و جنوب تحت تابش شدید نورهای خورشید هستند، نورهایی که به صورت بالقوه خطرناک هستند. محققان در این مناطق، Dixie Dansercoer و تیمش، برای مقابله با این مشکل می خواهند از پرینت سه بعدی کمک بگیرند.
در این مورد خاص، این تکنولوژی مسئول تولید عینک های آفتابی برای خودش، که خودش اعتراف کرده است که به دلیل برامدگی بلند دماغش عینک های آفتابی به خوبی روی صورتش نمی نشینند، است. به این دلیل، یک ترکیبی از سوختگی چشم تدریجی، ماتی ناخواسته و نا راحتی آن، در طول سالیان یک ماجرای آزار دهنده بوده است.
به دلیل اینکه تقلا کردن بر روی راحتی عینک آفتابی در طول ماجراجویی در قطب شمال آخرین چیزی است که نیاز باشد با آن دست و پنجه نرم کرد، او همکاری با نیروگاه Materialize and SEIKO Optical را بهترین راه حل برای ساخت عینک هایی که تنها برای او ساخته شده است، دید.
انجام این کار با استفاده از ترکیب اسکن سه بعدی از صورت او، برای یافتن ابعاد صورت، و پرینت سه بعدی فریم انجام شد. پرینت سه بعدی امکان ساخت سفارشی را فراهم آورد و این فریم اختصاصی به نام SEIKO XCHANGER را نتیجه داد. اساسا شما می توانید شکل ظاهری فریم سفارشی خود را، با استفاده از چند کلیک ساده، تغییر دهید و فریم خود را احساس کنید.
5 اندازه ی مختلف، 2 طول مختلف دسته، 8 ترکیب رنگی، 5 آینه، ساده یا پیشرفته، با یا بدون نسخه و تا 200 رنگ و گزینه های مربوط به فیلتر مختلف، قابل انتخاب هستند. به طوری که، در سال پیش رو، شما افراد زیادی را با عینک های مشابه پیدا نخواهید کرد.
در حالیکه استفاده از پرینت سه بعدی برای ساخت فریم های سفارشی مشهود نیست، یک ماده ی مقاوم با رزولوشن بالا در ساخت آن وجود دارد. اشاره به این که لنزها توسط روش های سنتی درست می شوند، چیزی که دستیابی پرینت سه بعدی به آن کمی دور از ذهن است، دور از فایده نیست.
به عنوان کسی که به توانایی های بالقوه ی پرینت سه بعدی اعتقاد دارد، او بدون شک از نتایج این مطالعه ی تحقیقاتی بسیار خوشحال بود. او اعتراف می کند که مجبور بود دو الی سه روز با سوختگی ناشی از باد و سوختگی چشمانش در چادر بماند و این چیزی است که می خواهد از وقوع آن جلوگیری کند.
در نظر گرفتن این مسئله که سوراخ لایه ی اوزون خود را بیشتر در مناطق قطبی نشان می دهد، محافظت چشم جنبه ی تزئینی پیدا نمی کند و برای مسائل ایمنی است.
Dixie ادامه می دهد که: پوشیدن عینک مورد خوشایند من نیست، آنها بعضی اوقات رطوبت به خود می گیرند، آنها وقتی که می خواهید به جهت های مختلف نگاه کنید شما را آزار می دهند، ولی این عینک جدید این مشکل را ندارد و علاوه بر آن به صورت سفارشی ساخته شده است.
پرینت سه بعدی به طور باورنکردنی ای در ساخت تولیدات سفارشی مناسب است و یک راه حل مناسب برای صنایعی است که به دنبال یک تکنولوژی می گردند تا آنها را قادر کند به مشتریان خود خدمات بیشتری ارائه دهند.
البته، درست مانند بسیاری شرکت های دیگر در اکوسیستم پرینت سه بعدی که امروز وجود دارد، شرکت های بسیاری دیگر وجود دارد که به دنبال استفاده از پرینت سه بعدی برای گسترش تولید به روش سنتی هستند. برای مثال، Aoyama Optical France که یک برند وسایل مربوط به چشم است، اخیرا از روش پرینت سه بعدی SLS برای ساخت مدل سفارشی استفاده کرده اند.
در یک شیوه ی مشابه که صنایع دندانپزشکی و سمعک سازی در حال متحول کردن فعالیت هایشان با کمک پرینت سه بعدی هستند، احتمال اینکه پرینت سه بعدی جایگاهی در صنعت عینک سازی سفارشی، برای همیشه، پیدا کند، وجود دارد. و به عنوان کسی که در بیرون از این ماجرا قرار دارد و دارای عینک هایی مناسب است، بسیار علاقه مند هستم که به زودی عینک های ساخته شده مخصوص خودم، را داشته باشم.