چاپگرهای سه بُعدی و انقلاب صنعتی چهارم

ورود

همانگونه که هستۀ آتشین و چرخان زمین، برایشِ (Evolution) زندگی و هستی باشندگان روی زمین را رقم می‌زند، روندِ تحولاتِ ابزار تولید (Means of Production) نیز چگونگی و چند و چون حوزه‌های اقتصادی، سیاسی، اجتماعی و فرهنگی را در جوامعِ انسانی رقم می‌زند. از زمانی که انسان توانست سنگ را به ابزار تولید تبدیل کند تا رسیدن او به ساختِ ماشین بخار و دیگر فناوری‌های وابسته به آن هزاران سال می‌گذرد. ابزارهای تولید نوین نه فقط در جهتِ بهینه‌سازی تولید بلکه به تدریج مناسبات میان‌کُنشی انسان‌ها را تغییر داده و می‌دهند. این مناسبات و مراودات تنها منحصر به مناسبات اقتصادی نیست بلکه تأثیرات آن تا روی رفتارهای روزمرۀ انسان‌ها نیز بسط می‌یابد. این، امروزه به عنوان یک اصل پذیرفته شده در میان جامعه‌شناسان جا افتاده است.

از میان رفتن تدریجی ساختارهای اقتصادی-اجتماعی فئودالیسم در مرتبۀ نخست مدیون ابزار تولید مدرن است که به دنبال آن واکنش‌های زنجیره‌ای، هم در مناسبات سیاسی و هم در مناسبات اقتصادی، رخ داد. در هم شکستن مناسبات اقتصادی-سیاسی-اجتماعی فئودالیسم بدون ابزار تولید مدرن ناممکن می‌بود. حتا بدون این ابزار نوین، نه فلسفۀ مدرن می‌توانست شکل بگیرد و نه هنر مدرن و نه روانشناسی مدرن و ...

تولد و برآمد سرمایه‌داری از دل مناسبات کهنه که با توسعۀ ابزار تولید نوین آغاز گردید، توانست به تدریج ساختارهای کهنه را یکی پس از دیگری سُست و ضعیف کند و یا کلاً از میان بردارد. ابزارهای تولید نوین در آستانۀ برآمدِ سرمایه‌داری به انسان‌ها نشان داد که می‌توان با تکیه بر دانش‌های مدرن، تولید را هر چه بیشتر بهینه کرد. گرایش اصلی که تا به امروز ادامه یافته است، روی «کارآیی» (Efficiency) یعنی صرف انرژی کمتر و بازدهی بیشتر بود. این روند، مستقل از شعور و ارادۀ سرمایه‌دار، هر روز در جهتِ تمرکز (Centralization) حرکت می‌کرد. ولی انگیزه و رانش این همه تلاش‌ِ انسانی در جامعۀ سرمایه‌داری خود را با «سود» تعریف می‌کند. به عبارتی، سامانۀ (System) سرمایه‌داری چند پارامتر مهم را برای رشد و توسعۀ خود با هم ترکیب کرد: کارایی، تمرکز و سود که بر بستر «زمین رقابت» جاری هستند. در حقیقت «رقابت» و «کسب سود» دو عاملِ روانی و تعیین‌کننده انسانی در این مجموعه است. بدون ایجاد بستر رقابت و کسب سود، که در ذاتِ سرمایه‌داری نهفته است، روندِ رشد ابزار تولید می‌توانست هزاران سال طول بکشد، کما این که تا پیش از مناسبات سرمایه‌داری چنین بوده است.

اگرچه کشورهای سوسیالیستی رشد فناوری‌ها و ابزار تولید را جزو برنامه‌های پنج یا دهساله خود قرار می‌دادند ولی عملاً مانند جوامع پیشاسرمایه‌داری نمی‌توانستند از تمامی ظرفیت انسانی خود بهره ببرند. زیرا، عواملی مانند کارایی و رقابت و کسب سود (که باعث تولید هورمون‌های خوشبختی در مغزِ انسان است) در آنجا محلی از اِعراب نداشتند. شاید یکی از علل فروپاشی بزرگترین کشور سوسیالیستی در همین نکته نهفته باشد. چین توانست به موقع این مانع را بردارد و به راهی گام گذاشت که پیش از پیروزی انقلابِ دهقانی-کمونیستی (۱۹۴۹) رایج بود: ورود کردن به سامانۀ سرمایه‌داری.

انقلاب صنعتی چهارم

در بخش نخست این مقاله دربارۀ دیجیتالی شدن جهان و تأثیرات آن اشاراتی شد که از بازگو کردن آنها در این جا صرف‌نظر می‌کنم. انقلاب صنعتی چهارم بر بستر مناسبات دیجیتالی رخ می‌دهد و بدون فناوری دیجیتال بی‌معنی است. اگرچه اینترنت یک تحول بسیار بزرگ در زندگی ما انسان‌هاست ولی هنوز این فناوری در خدمت مناسبات باقی مانده از گذشته است. اینترنت را می‌توان ابزار کار (Means of Labor) نامید ولی نه «ابزار تولید». از سوی دیگر، انقلاب صنعتی چهارم بدون اینترنت هم ناممکن است. کوتاه می‌توان گفت که انقلاب صنعتی چهارم مجموعه‌ای است از آتوماسیون که هستۀ اصلی آن فناوری حسگر (Sensor Technology) است، روباتیک و چاپگرهای سه بعدی (3D Printer).[۱]

در میان مجموعۀ بالا، «چاپگرهای سه بعدی» نقش تعیین‌کننده‌ای دارند. علتِ انتساب چنین نقشی به چاپگر سه بعدی این است که در آیندۀ نه چندان دور تأثیرات ژرفی بر مناسبات اقتصادی-اجتماعی-سیاسی-فرهنگی انسان‌ها خواهد گذاشت. حال این پرسش موجه طرح می‌شود که چرا باید چاپگر سه بعدی این چنین تأثیرات ساختاری در زندگی انسان‌ها بگذارد؟

چاپگر سه بعدی

چاپگر سه بُعدی یک تاریخچۀ ۴۰ ساله دارد. خوانندگان می‌توانند برای دستیابی به آگاهی‌های بیشتر دربارۀ تاریخچۀ آن از ویکی‌پدیا با همین عنوان «چاپگر سه بعدی» دیدن کنند.

حالا این پرسش پیش می‌آید که چاپگر سه بعدی از چه کیفیاتی برخوردار که ما آن را به عنوان یک ابزار تولید کلیدی با تأثیرات ساختاری بر کلِ مناسباتِ انسانی می‌دانیم؟

با چاپگرهای سه بعدی می‌توان تقریباً همه چیز را ساخت؛ بستگی دارد که ما به جای «جوهر»، چاپگر خود را با چه ماده‌ای تغذیه می‌کنیم. یعنی فناوری چاپگری که با مواد مصنوعی یا پُلیمر تغذیه می‌شود با فناوری چاپگری که با آلیاژ یا فولاد یا تیتان تغذیه می‌شود متفاوت است، اگرچه همۀ این چاپگرها از یک پرنسیپ فناوری پیروی می‌کنند.

تفاوتِ بنیادین ساخت با چاپگر سه بعدی با ساختِ سنتیِ کنونی

هر چه ما هم اکنون در صنعت تولید می‌کنیم با پرنسیپ «ساخت برشکاری یا کاهشی» (substractive manufacturing) صورت می‌گیرد. برای نمونه برای ساخت یک چرخ‌دنده، ما یک مکعب فولاد را در یک ماشین فرز (CNC: Computer Numerical Control) می‌گذاریم و این ماشین با تراشکاری، مته‌کاری و صیقل‌کاری طبق نقشه از پیش داده شده از آن یک چرخ‌دنده می‌سازد. به عبارتی آنقدر از این مکعب فولادی تراشیده می‌شود [به همین علت ساخت کاهشی نیز نامیده می‌شود!] تا سرانجام به صورت یک چرخ‌دهنده در آید. در این روند، میان ۷۰ تا ۹۰ درصد ما دارای ضایعات هستیم.

روش چاپگر سه بعدی، روش افزایشی (addetive manufacturing) است. یعنی چاپگر نقطه به نقطه یا لایه روی لایه جسم از پیش طراحی شده را می‌سازد، یعنی آن قدر این لایه‌ها را افزایش می‌دهد تا سرانجام جسم مورد نظر حاصل شود. به همین دلیل تقریباً ضایعات نزدیک به صفر است.

هر چیز که برای چاپ به چاپگر داده می‌شود باید ابتدا در یک برنامۀ کاربردی، مانند سی ای دی (CAD) تنظیم شود.[۲] پیش از ساخت یا تبدیل طرح به اُبژۀ مورد نظر، تحقق‌پذیری آن پیش از «چاپ» طی یک شبیه‌سازی (Simulation) وارسی می‌گردد که آیا شدنی است یا خیر و سرانجام به چاپگر داده شود. همانگونه که می‌توانیم تمامی نوشته‌ها، با هر خط و زبان، یا تمامی طرح‌های گرافیکی را توسط چاپگر چاپ کنیم، می‌توانیم هر شیِ را نیز توسط چاپگر سه بعدی بسازیم.

مرز بی‌کران

از لحاظ نظری می‌توان هر آنچه می‌خواهیم با چاپگر سه بعدی، بسازیم. در حال حاضر کنسرن‌های بزرگ مانند زیمنس، ایرباس، بویینگ، سامسونگ و ... در این حوزه نسبتاً پیشرفته هستند و بسیاری از قطعات را توسط همین چاپگرهای سه بعدی تولید می‌کنند. چاپگر سه بعدی در حوزه‌هایی مانند تجهیزات پزشکی، داروسازی، دندان‌پزشکی، کاشتن اندام‌های بدن (Implant)، صنایع خودروسازی، صنایع هوافضا، معماری و ... راه خود را یافته است. ولی ما هنوز در آغاز یک راه طولانی هستیم.

بسته به این که ما چه می‌خواهیم تولید کنیم، فناوری‌های به کار گرفته در چاپگر سه بعدی با هم فرق می‌کنند. برای نمونه برای تولید یک قطعه بسیار مقاوم فولادی یا آلیاژی که در صنعت هوافضا (Aerospace) استفاده می‌شود استفاده از فناوری لیرز ضروری است، یا برای تولید پوست [بیولوژیکی] برای انسانی که مثلاً در آتش‌سوزی آسیب دیده استفاده فناوری کشتِ سلولِ بنیادی (Stem Cell) و فناوری‌های وابسته به آن لازم است. در حال حاضر، ما چاپگرهایی با فناوری‌های گوناگون در بازار داریم، مانند:

- فناوری فرایند تابش نور (DLP: Digital Light Processing)
- فناوری استریولیتوگرافی که در صنعت نمونه‌سازی استفاده می‌شود (SLA: Stereolithographie)
- فناوری تف‌جوشی گزینشی (SLS: Selective Laser Sintering)
- فناوری ماده‌پرانی (MJM: Multi Jet Modelling)

- فناوری الکتروهیدرودینامیک (EHD: Electro Hydro Dynamic). این چاپگر برای تولید محصولاتی در مقیاسِ میکرو و نانو است که برای ساخت بافتِ مصنوعی زنده استخوانی یا غضروفی و جایگزینی آنها با بافت‌های آسیب‌دیده بکار می‌رود.

با توجه به موارد اشاره شده در بالا می‌بینیم که عملاً مرز چاپگرهای سه بعدی بی‌کران است.

شاخص‌های کیفیِ سرمایه‌داری موجود

در بالا به شاخص‌‌های اصلی تولید سرمایه‌داری اشاره کردیم:
۱) تمرکزگرایی(Centralization)
۲) ناپایایی (unsustainable) تولید و
۳) همسان‌سازی محصولات [تولیدی] و فرهنگِ همسان‌سازیِ مصرف.

تولید انبوه روی دیگر تمرکزگرایی است و هر جا که تولید انبوه وجود داشته باشد، مصرف انبوه هم وجود دارد. تولید انبوه یعنی تولید انبوه ضایعات و مصرف انبوه باز هم به معنی تولید انبوه ضایعات است. به سخن دیگر، تمرکز گرایی یعنی تولید انبوه ضایعات / پسماندها. این پسماند‌ها هم اکنون یکی از بزرگترین چالش‌ها برای انسان‌های کنونی و نسل‌های آینده است.

از آنجا که نیروی محرکۀ انسانی برای تولید، رسیدن به سود[۳] است (هر چند که بخشی از این سود دوباره وارد چرخۀ تولید می‌شود)، تولید انبوه کنونی نه به هنگام استفاده از مواد اولیه به پایایی توجه دارد و نه به هنگام تولید و بسته‌بندی. در حقیقت، در حال حاضر صنایع کنونی در جهان، اساساً تولیدکنندۀ پسماندهایی است که یا تأثیرات دیرپا دارند یا حتا نازدودنی هستند. یعنی به طور کوتاه می‌توان گفت که امروزه تولیدِ ارزش (added Value) در سرمایه‌داری با تولید ضدارزش یعنی تولید پسماند که اثرات مخرب یا حتا غیرقابل جبرانی بر محیط زیست گیاهان، حیوانات و انسان دارد گره خورده است. البته باید تأکید کرد که بر بستر همین شیوۀ تولید سرمایه‌داری بوده که ابزار تولید و فناوری‌های نوین به گونه‌ای بس شتابنده رشد و توسعه یافته‌اند. حال به مرحله‌ای از رشد ابزار تولید رسیده‌ایم که می‌توانیم به طور واقعی از روند دگرگونی ساختارهای کهنه و بازمانده از سدۀ هفدهم بیندیشیم.

تأثیرات آتی چاپگر سه بُعدی

نخستین ساختارهایی که در روند جاافتادن تولید توسط چاپگر سه بُعدی متزلزل می‌شوند، ساختار تولید انبوه است. از منظر سازمان تولید که بنگریم، تولید انبوه ستونِ اصلی سرمایه‌داری کنونی است. این تولید انبوه با ساختارهای بسیار پیچیده‌ای که بوجود آورده است نه تنها رفتار مصرفی ما را شکل داده بلکه حتا نقشِ کلیدی‌ای در رفتارها و افکار شخصی ما دارند.

توسعه و گسترش چاپگرهای سه بعدی در حوزه‌های گوناگون تولید، از کفش و عینک[۴] تا قطعه‌سازی برای صنایع مادر، نه تنها آرام آرام مصرف‌کنندۀ نهایی را جذب خواهند کرد بلکه به دلایل کیفی و اکولوژیکی صنایع مادر را نیز وادار خواهد کرد که هر چه بیشتر به این سو گرایش پیدا کنند. زیرا نسل‌های آتی بر خلاف سه نسل ناهمگن کنونی، همگن خواهند بود، یعنی نسل‌های آینده، فرزندان راستین دیجیتال و اینترنت هستند که چندان میان جهان مجازی و واقعی فرقی قایل نخواهند شد و این دو برای آنها یک واحد جداناپذیر خواهد بود. نمونه‌ای دیگر: امروزه تولیدِ بسیاری از تجهیزات پزشکی طی پروسه‌های نسبتاً پیچیده و در چندین گام بزرگ و کوچک صورت می‌گیرد. در حالی که می‌توان طی روندهای بسیار ساده‌تری این ابزار پزشکی را با چاپگر سه بعدی تولید کرد. در واقع، جهان آینده سرشار از چاپگرهای سه بعدی با کاربردهای گوناگون خواهد شد.

ولی چاپگر سه بعدی تنها روی ساختارهای تولید انبوه تأثیر نمی‌گذارد! در کنار آن ساختار تقسیم کارِ جهانی را نیز تغییر خواهد داد. با انباشت هنگفت سرمایه در کشورهای مادر سرمایه‌داری و رقابت برای سود بیشتر، بسیاری از سرمایه‌ها برای یافتن کار ارزان به کشورهای دیگر مانند چین، هند، بنگلادش و ... انتقال یافتند. این تقسیم کار جهانی مبتنی بر کسبِ سود هر چه بیشتر، صرف نظر از میزان بالای استثمار کارگران بومی، آسیب بزرگتری به همراه دارد: انتقال کالاهای تولید شده به کشورهای مادر که خریداران اصلی را شامل می‌شود: به عبارتی، یک بار مواد اولیه به کشور تولیدکننده انتقال می‌یابد و دوباره کالای تولید شده به کشورهای مادر. هر روز میلیاردها تُن کالا این چنین جابجا می‌شوند که ۹۰% آن توسط کشتی‌های عظیمی که تا ۱۸۰۰۰ کانتینر بار می‌زند انتقال می‌یابند. همین جابجایی مواد اولیه و کالاهای تولید شده یکی از ویرانگران اصلی محیط زیست از یک سو و گرانی کالا از سوی دیگر است. زیرا، در نهایت هزینه‌های این جابجایی‌های ویرانگر را باید مصرف‌کنندۀ نهایی بپردازد. باری، ورود چاپگر سه بعدی در عرصۀ تولید نه تنها هزینه‌های ترابری که فشار اکولوژیکی بر محیط زیست را شدیداً کاهش خواهند داد.

چاپگر سه بعدی نه تنها در کاهش هزینه تولید[۵] و افزایش پاکی محیط زیست یک گام استراتژیک است بلکه سامانۀ مهندسی را نیز دگرگون خواهد کرد. برای نمونه، در صنایع خودرو سازی یا هوافضا یا ... قطعات دقیق و کارآمدی طرح می‌شد و می‌شود که از طریق روند ساخت کلاسیک (تراشکاری/کاهشی) امکان‌ناپذیر بود. با چاپگر سه بعدی می‌توان قطعاتی تولید کرد که برای مهندسان از لحاظ نظری قابل دفاع بود ولی از لحاظ عملی ناممکن.

امروزه با گنجاندن فناوری لیرز در چاپگرهای سه بعدی، می‌توانیم قطعاتی در مقیاس میکرو (۶- ۱۰) و نانو (۹- ۱۰) بسازیم که نه تنها صنایع دارویی بلکه کل علم پزشکی را دگرگون خواهند کرد.

همانگونه که گفته شد بزرگترین پیامد چاپگرهای سه بعدی از میان برداشتن تدریجی ساختارهای متمرکز تولید است. این روند به معنی شکل‌گیری ساختارهای محلی یا منطقه‌ای تولیدی است، یعنی شکل‌گیری همبودهایی (Communities) که بخش بزرگی از نیازهای خود را خود تولید می‌کنند.

گلوبالیسم محلی‌گرا

جهان آینده، جهان شبکه‌ای است که همۀ تار و پودهایش به هم گره خورده است. بیشترین کالایی که در آینده جابجا خواهد شد، «داده»ها (Data) هستند. کالاهای روزمرۀ مورد نیاز عمدتاً یا در محل یا در نزدیکترین مکان به آن محل / منطقه معین تولید خواهند شد.[۶] تمامی ابزار تولید، در اینجا چاپگرهای سه بعدی، نیز به شبکۀ جهانی وصل می‌شوند و پیوسته در حال بهینه‌سازی و به‌روز شدن خواهند بود. اگر بخواهیم به پژوهش‌های برخی از پژوهشگران آینده‌نگر اتکا کنیم می‌توانیم بگوییم که جهان آینده یک جهان غیرمتمرکز (decentralized) خواهد بود که کار/شغل اصلی کارکنان اساساً داده‌پردازی[۷] خواهد بود. روی دیگر جهان غیرمتمرکز، مشارکت مستقیم مردم در طراحی و تولید نیز هست، که این خود به معنی فروپاشی ساختارهای عمودی [هرمی] و جایگزینی آن توسط ساختارهای در هم تنیدۀ افقی می‌باشد. این یک مرحلۀ بسیار بالاتری از دموکراسی [مردم سالاری] است که ما هم اکنون می‌شناسیم.

بدون شک چهرۀ آینده شهرها و روستاها نیز تحولات بزرگی را شاهد خواهد بود. اگر نخستین‌ مراحل خانه‌سازی توسط چاپگرهای سه بعدی در چین یا هلند را به عنوان نقطه آغاز بنگریم، می‌توان تصور کرد که با بکارگیری این چاپگرها در مقیاس وسیع، چهرۀ آیندۀ شهرها و روستاهای تغییرات کیفی‌ای به خود خواهند دید، شهرهایی که در آن، مثلاً تمامی کارهای مربوط به شهرداری مانند پاکسازی شهر، تخلیۀ زباله‌ها، پساب‌ها و ... به صورت خودکار (اتوماتیک) انجام خواهند گرفت.

روند ورود چاپگرهای سه بعدی در تولید آغاز شده است و با سرعت شتابنده‌ای در حال گسترش است. این که در چه زمانی وجه غالب تولید را در بر خواهد گرفت نمی‌دانیم، ولی این گرایش را دیگر نمی‌توان متوقف کرد.

بخش‌های پیشین «گزاره‌هایی برای اندیشیدن»:
گزاره‌هایی برای اندیشیدن - یک
گزاره‌هایی برای اندیشیدن - دو

——————-
[۱] چاپگرهای سه بعدی کنونی در واقع هنوز سه بُعدی به معنی واقعی کلمه نیستند. در حقیقت، این چاپگرها به صورت دو بعدی عمل می‌کنند، لایه لایه روی هم می‌چینند تا سرانجام شکل سه بعدی نهایی حاصل شود. در کنار این روند ساخت دو بعدی به سه بعدی ما با نسل نوین چاپگرهای سه بعدی حقیقی نیز روبرو هستیم که از فناوری‌های بسیار پیچیده‌تری استفاده می‌کنند و از همان ابتدا چاپ به صورت سه بعدی انجام می‌گیرد.
[۲] در حال حاضر ده‌ها نرم ابراز مُدل متن باز (open source model) وجود دارد که هر برنامه نویسی می‌تواند نه تنها از آن استفاده کند بلکه آن را با نیازهای خود تطبیق بدهد
[۳] سامانۀ سرمایه‌داری در واقع جولانگاه را برای دو غریزۀ انسانی فراهم آورد: رقابت و داشتن (در اینجا کسب سود، بیانگر غریزۀ «داشتن» است). این دو عاملِ نیرومند روانی نهفته در انسان تا عصر سرمایه‌داری عملاً در یوغ مناسباتِ پیشاسرمایه‌داری دست و پا می‌زد.
[۴] یکی از مشخصه‌های ورود چاپگر سه بعدی، شخصی‌سازی (Personalization) تولیدات برای مصرف‌کنندۀ نهایی نیز هست. این روند در آینده نوع تولید کنونی را که عملاً «همسان‌سازی محصولات» (Homogenization of Products) است شدیداً متزلزل خواهد کرد.
[۵] ورود چاپگر سه بعدی به عرصۀ تولید گسترده، در انبارداری نیز تحولات بزرگی را سبب خواهد شد. اگرچه امروز همۀ انبارهای بزرگِ جهان مانند انبارهای آمازون، علی‌بابا، زیمنس، مرسدس و ... توسط ربات‌های هوشمند سازماندهی شده‌اند و با دقت بسیار بالایی به اصطلاح در پشتِ جبهۀ تولید عمل می‌کنند ولی خود این انبارها نشان می‌دهند که تولید انبوه امروزی به دلیل نگرانی از شرایط غیرقابل پیش‌بینی مجبور است بخش بزرگی از کالاهایی که توسط قطعه‌سازان (Supplier) ساخته می‌شود محض احتیاط (به دلیل قطع احتمالی تولید یا اختلالات لجستیکی) در انبارها نگه‌داری می‌شوند. چاپگرهای سه بعدی این مشکل را حل خواهند کرد زیرا می‌توان توسط آنها فقط تا آن حدی تولید کرد که نیاز است (on Demand).
[۶] با توجه به این که در حال حاضر می‌توانیم از طریق کشتِ سلول‌های بنیادین، استیک و هامبورگر و ... تولید کنیم، می‌توان تصور کرد که صنعت کشاورزی و دامپروری چه تحولاتی را طی خواهند کرد. و این با توجه به این که در آینده نه چندان دور با دوره‌های نسبتاً طولانی خشکسالی و کم‌آبی روبرو خواهیم شد، این گرایش می‌تواند یک راه حل در حوزۀ تغذیۀ آتی بشریت باشد.
[۷] تبدیل «داده‌پردازی» به شغل اصلی انسان‌ها فانتزی نیست. ما این روند را هم اکنون در زندگی روزمره و شغلی خود نیز تجربه می‌کنیم. آخرین نسل پیش از نسلِ دیجیتال، متولدین سال ۱۹۸۵ میلادی هستند. پیرترین نسل پیشادیجیتال متولدین سال‌های میان ۵۰ و ۶۰ میلادی هستند. همانگونه که می‌بینیم ترکیب جمعیتی کنونی به اصطلاح «ناخالص» است، بخش بزرگ آن تربیت‌شدگان جهان آنالوگ هستند. سخن من در اینجا، بر سر آن مقطع زمانی است که تمامی جمعیت زادۀ شرایط دیجیتالی موجود باشند.