Kiina työpöydällä
Kim Leidenius
Kiina työpöydällä
Myös langattomat verkot noudattavat Mooren lakia, eli niiden tiedonsiirtokyky kasvaa eksponentiaalisesti.
Fyysiset tuotteet korvautuvat tulevaisuudessa internetistä ladattavilla piirustuksilla, ja niiden valmistus siirtyy kotona sijaitsevaan työpöytätehtaaseen.
Pikamallinnus on tekniikka, jolla teknisen suunnittelun ohjelmilla luoduista malleista tuotetaan fyysinen kappale. Se perustuu cad- tai mallinnusohjelmalla piirretyn suunnitelman muuttamiseen ohuiksi poikkileikkauksiksi, jotka tulostetaan kerros kerrokselta kolmiulotteiseksi malliksi.
3d-tulostin rakentaa mallin mikrometrin paksuisista siivuista, jotka se lisää pintaan mustesuihkutulostimen tapaan. Joka kerroksen jälkeen se laskee alustaa 0,1 millimetriä ja tulostaa seuraavan siivun. Päällekkäiset kerrokset kiinnittyvät toisiinsa esimerkiksi lasersäteellä sulattaen tai kemiallisesti liimaamalla.
3d-tulostimella voidaan valmistaa hyvin tarkkoja rakenteita sekä tuotteita, joiden tekeminen ei muuten olisi mahdollista, kuten sisäkkäisiä palloja. Tekniikan tarkkuutta kuvaa se, että sillä voidaan valmistaa jopa toimiva mekaaninen kello. Mallin monimutkaisuus ei vaikuta edes kustannuksiin, jotka määräytyvät vain käytetyn materiaalin mukaan.
Yleensä materiaalina on yksivärinen muovi, mutta erilaisilla tulostinpäillä voidaan tuottaa eri värejä ja yhdistellä erilaisia materiaaleja, kuten metalleja, kumia, keramiikkaa tai vaikkapa suklaata. Näin tulostettaviin tuotteisiin voidaan luoda muitakin ominaisuuksia kuin pelkkä muoto. Niissä voi olla esimerkiksi sähköjohteita, liukupintoja tai joustavia rakenteita.
Tulevaisuudessa voidaan myös tulostaa toimilaitteita materiaaleista, jotka muuttavat muotoaan sähkövirran vaikutuksesta. Myös paristoja voidaan tehdä erilaisista kerroksista. Puolijohteetkin onnistuvat, joten omin voimin 3d-tulostimesta nouseva robotti on ainakin periaatteessa mahdollinen.
Tavara katoaa kaupasta
Viime vuonna 3d-tulostimia myytiin Wohlers Associationin mukaan 3650 kappaletta ja niiden markkinat olivat vajaan miljardin euron suuruiset. Vuoteen 2011 mennessä myyntimäärät nousevat Gartnerin arvion mukaan jo 300 000 kappaleeseen.
Laitteiden hinnat ovat vielä kaukana kuluttajamarkkinoiden tasosta, mutta niin olivat värilaserienkin hinnat vielä kymmenisen vuotta sitten. Edullisimmat 3d-tulostimet maksavat nyt 10 000 euroa, mutta hinta on putoamassa 4000 euron tasolle. Tällöin 3d-tulostus olisi jo mahdollista pienillekin yrityksille. Viiden vuoden kuluessa uudet tekniikat ja massavalmistus pudottavat hinnan tuhannen euron tuntumaan, mikä on omiaan herättämään kuluttajien kiinnostuksen.
Tulevaisuudessa jaetaankin kummeille lasten kuvat värillisinä kohokuvina, imuroidaan netistä uusi kaasutin mopoon ja sisustetaan nukkekoti huonekaluhallissa kuvatuilla kalusteilla. Lapset voivat myös ”teleportata” nettipelien hahmot todelliseen maailmaan.
Sisustus- ja lelukauppojen tuoteluettelot muuttuvat netistä tilattaviksi piirustuksiksi. Valmistajien ei tarvitse pitää varastossa tuotteiden varaosia, ainoastaan tarjota niiden piirustukset. Kaukosäätimestä kadonneen paristokotelon kannen voi tulostaa itse.
Kone kopioi itsensä
Yhdysvaltalainen Desktop Factory on ensi vuonna tuomassa markkinoille ison pöytälaserin kokoista 3d-tulostinta, jonka hintatavoitteeksi on asetettu 4000 euroa. Laite on suunnattu pienemmille toimistoille, taiteilijoille ja myös harrastelijoille. Sen suurin tulostekoko on 12 x 12 x 12 senttiä.
Alan harrastajat ovat jo kaavailleet omia työpöydälle mahtuvia tehtaita, joiden hinnat ovat muutaman tuhannen euron luokkaa. Esimerkiksi Fab@Home-projektin tee se itse -tulostimen osien hinta jää noin 2500 euroon.
Vielä pidemmälle ovat menneet itseään kopioivan Reprap-tulostimen (Replicating Rapid Prototyper) kehittäjät. Kun saa yhden tulostimen valmiiksi, voi sillä tulostaa mekaaniset osat toiseen. Bathin yliopiston kehittäjätiimi jakaa laitteen piirustuksia gnu-lisenssillä ilmaiseksi, ja materiaalikustannukset ovat 400 euron luokkaa.
Reprapin seuraavassa versiossa kehittäjät tähtäävät materiaalikirjon kasvattamiseen, esimerkiksi johteita piirtävällä laitteella voisi tulostaa myös piirilevyt.
Muovimateriaalit ovat kuitenkin suhteellisen kalliita. Irlantilainen Mcor Technologies on etsinyt edullisempia vaihtoehtoja ja löytänyt paperin. Itse ”tulostin” maksaa lähes 20 000 euroa, mutta se käyttää materiaalina tavallisia paperiarkkeja, vaikka käytettyjä. Laite on itse asiassa laminointikone, joka suihkuttaa pvc-liimaa arkkien väliin ja leikkaa liian paperin pois mallin reunoja pitkin.
Tulosta oma talo
Mittakaavassa astetta pidemmälle kurottavat Etelä-Kalifornian yliopiston teknisen tiedekunnan, USC Viterbin tutkijat, jotka pyrkivät tulostamaan koko talon. Muovikerrosten sijaan valetaan betonia ja kipsiä, ja talo nousee vuorokaudessa hyvin pienellä työvoimalla.
Prototyyppilaitteessa tietokoneohjattu suulake kiertää talon perustuksia ja lisää kymmenen sentin kerroksen betonia joka kierroksella. Ohjaimet tasoittavat ulkopinnan. Kolmella suulakkeella voidaan tehdä kerrosrakenne, jossa kahden betoniseinän väliin ruiskutetaan eristeeksi polyuretaanivaahtoa. Robottikäsi asettelee linjalle raudoitukset, lvis-elementit ja muun talotekniikan.
Työssä syntyy hyvin vähän hävikkiä ja rahoituskulut pienenevät, koska rakentamisen aikaista lainaa ei tarvita. Arkkitehdeille tekniikka antaa uusia vapauksia, koska suunnitelmia ei tarvitse sitoa materiaalien sanelemiin moduuleihin eikä kaarevan seinän tai katon teko maksa sen enempää kuin suorankaan.
Tulevaisuudessa tutkijaryhmä pyrkii ottamaan käyttöön saven ja oljet rakennusmateriaalina. Tekniikka onkin ensisijaisesti ajateltu vähävaraisten asuttamiseen ja pikarakentamiseen katastrofien iskemille alueille. Toisaalta myös NASA on kiinnostunut mahdollisuuksista rakentaa sen avulla tukikohta Kuuhun.
Valot painokoneella vuonna 2010
VTT:n vetämä tutkijaryhmä on kehittänyt painotekniikalla valmistettavan taipuisan valoelementin. Orgaaniset led-valot valmistetaan massatuotantona rullalta rullalle -painotekniikalla. Menetelmä on huomattavasti edullisempi kuin perinteinen: tavoitteena on muutaman sentin hinta elementtiä kohden. Projektin koordinaattori Arto Maaninen arvioi, että ensimmäiset oled-elementit nähdään markkinoilla parin vuoden päästä.
Taipuisaa oled-elementtiä voidaan yksinkertaisimmillaan hyödyntää tuotepakkauksissa, julisteissa tai kaupan hyllyjen reunoilla huomion herättäjinä. Se voidaan myös yhdistää esimerkiksi elintarvikkeiden tuoreutta mittaaviin sensoreihin pakkauksessa. Menetelmä soveltuu myös aurinkokennojen painattamiseen. Elementin tarvitsema virta voidaan myös syöttää nfc-puhelimen kautta.
Ethernet tulee autoihin
Viimeisen 30 vuoden aikana auto on muuttunut mekaanisesta laitteesta elektroniseksi. Vuonna 1980 alle prosentti auton kustannuksista syntyi elektroniikasta, nyt jo melkein neljännes. Seuraavaksi autoon tulevat verkottuvat viihdelaitteet, ja niiden mukana myös ethernet-verkko.
Uusin Most Specification Rev. 3.0 on 150 megabittiä sekunnissa siirtävä tekniikka, joka tarjoaa sadan megabitin ethernetin ip-pohjaiseen tiedonsiirtoon sekä isosynkronisen kanavan, jolla voidaan siirtää samanaikaisesti kolme teräväpiirtokanavaa ja 18 perustarkkuuden kanavaa.
Määrittelyä tukevat saksalaiset, ruotsalaiset ja aasialaiset autovalmistajat. Tulevaisuudessa nopeudet nousevat 250, 500 ja 1250 megabittiin. Häiriöiden vuoksi kaapeloinniksi suositellaan optista kuitua, mutta jopa suojaamaton parikierretty utp-kaapeli toimii.
Tiedon pimeä aika
Digitaalisessa muodossa tieto säilyy muuttumattomana, eikä aika haalista sen värejä. Digitaalinen tieto on kuitenkin haavoittuvampaa kuin analoginen. 50 vuoden kuluttua suurin osa tuottamastamme tiedosta on kadonnut iäksi. Kaikilla on jo kotonaan opinnäytteitä, kirjoitelmia ja luonnoksia, joita ei nykylaitteilla enää voida lukea.
Iso osa sisällöstä syntyy digitaalisessa muodossa ja kulutetaan samoin. Sähköposti on tästä klassinen esimerkki. Asiat valmistellaan sen kautta ja vain lopullinen sopimus päätyy paperille. Postilaatikoiden siivoamisen myötä asioiden taustat katoavat.
Kehyksissä oleva valokuva haalistuu, mutta elektronisessa muodossa oleva tieto voi kadota kokonaan. Esimerkiksi vuonna 1976 Marsista kerätty tieto on haihtunut bittiavaruuteen.
