การพิมพ์สามมิติในห้องปฏิบัติการปฐพีวิทยา

ลองนึกภาพการพิมพ์วัตถุ 3 มิติอย่างง่ายดายเหมือนพิมพ์เอกสาร เสียปุ่ม? พิมพ์หนึ่ง ต้องการถ้วยกาแฟใหม่หรือไม่? พิมพ์หนึ่ง แม้ว่าความเป็นจริงของการพิมพ์วัตถุใดๆ ตามต้องการอาจอยู่ในอนาคต แต่เทคโนโลยีที่จำเป็นในการพิมพ์นั้นมีให้ใช้มานานหลายทศวรรษแล้ว และตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ด้านดินกำลังใช้ประโยชน์จากความเป็นไปได้ของมัน ในบทความที่เผยแพร่ทางออนไลน์ในสัปดาห์นี้ในวารสาร Soil Science Society of Americaทีมนักวิจัยที่นำโดย Philippe Baveye ได้สำรวจศักยภาพของการผลิตอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ทางดินโดยใช้การพิมพ์ 3 มิติ พวกเขาพบว่าเทคโนโลยีที่เรียกว่า "การผลิตอย่างรวดเร็ว" หรือ "สเตอริโอลิธกราฟี" มีประโยชน์อย่างมากเหนือวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม และพวกเขาก็สามารถผลิตชิ้นส่วนที่สลับซับซ้อนได้สำเร็จ นอกจากนี้ ความสามารถในการแชร์การออกแบบที่ใช้โดยเครื่องพิมพ์ 3 มิติได้อย่างง่ายดาย จะช่วยให้สามารถจำลองการทดลองและการทำงานร่วมกันระหว่างนักวิทยาศาสตร์ด้านดินได้ดีขึ้น เครื่องพิมพ์ กระบวนการพิมพ์ 3 มิติได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกในทศวรรษที่ 1980 โดยเริ่มจากแบบจำลองที่สร้างด้วยคอมพิวเตอร์ [มักจะเป็นภาพการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAD)] ที่ "หั่น" โดยโปรแกรมเพื่อสร้างเลเยอร์ที่บางมากของวัตถุ จากนั้นเครื่องพิมพ์จะใช้เครื่องอัดรีดที่วางวัสดุซึ่งมักเป็นพลาสติกกันความร้อนทีละชั้นตามที่กำหนดโดยโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อสร้างวัตถุ 3 มิติเต็มรูปแบบ ปัจจุบันมีการใช้วิธีนี้ในการสร้างสิ่งของต่างๆ เช่น โทรศัพท์มือถือ เครื่องประดับ และขาเทียม ทีมงานของ Baveye ใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อสร้างชิ้นส่วนของ permeameter ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดค่าการนำไฟฟ้าของดิน ตามเนื้อผ้า อุปกรณ์ประเภทนี้ทำโดยใช้เครื่องกลึงและสว่าน อย่างไรก็ตาม เทคนิคเหล่านั้นต้องใช้ความอุตสาหะและใช้เวลานาน นอกจากนี้ วิธีการแบบดั้งเดิมไม่สามารถสร้างการออกแบบที่สลับซับซ้อนหรือรวมคุณสมบัติบางอย่าง เช่น โครงสร้างที่ไม่มีจุดศูนย์กลาง ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อสร้างผลิตภัณฑ์แล้ว นักวิจัยจะต่อต้านการเปลี่ยนแปลงแม้ว่าชิ้นส่วนนั้นจะทำงานได้ดีขึ้นหากมีการดัดแปลงก็ตาม Baveye และเพื่อนร่วมงานของเขาพบว่าการใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติในการออกแบบชิ้นส่วน permeameter พวกเขาสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาหลายอย่างของการผลิตอุปกรณ์แบบดั้งเดิมได้ การออกแบบจำนวนมากที่เคยไม่สามารถทำได้ เช่น ท่อร้อยสายไฟที่สลับซับซ้อน ตอนนี้สามารถทำงานเป็นโมเดลการพิมพ์ 3 มิติได้อย่างง่ายดาย นอกจากนี้ เมื่อชิ้นส่วนได้รับการออกแบบและผลิตแล้ว การเปลี่ยนแปลงผลิตภัณฑ์สามารถทำได้ในรุ่นคอมพิวเตอร์และพิมพ์ใหม่ได้อย่างง่ายดาย Baveye กล่าวว่า "ถ้าใครต้องการคอลัมน์ permeameter ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแคบหรือใหญ่กว่า ก็สามารถปรับขนาดการออกแบบขึ้นหรือลงได้ในไม่กี่วินาที และพิมพ์ชิ้นงานใหม่ได้โดยไม่ต้องใช้แรงงานคนเพิ่ม"