مهندسی معکوس با یک روش جدید چاپ سه‌بعدی+فیلم

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از پایگاه اطلاع رسانی «فیز»، این سوال مطرح است که آیا می‌توان یک ماشین را آموزش داد بطوری که شبیه «پولاک» نقاشی بکشد؟ بطور مشخص‌تر، آیا چاپ سه‌بعدی می‌تواند تکنیک‌های متمایز پولاک را به کار بگیرد و با درستی اشکال پیچیده را چاپ کند؟

پال جکسون پولاک (Paul Jackson Pollock) ‏(۱۹۵۶ - ۱۹۱۲) نقاش آمریکایی و از پیشگامان جنبش «هیجان‌نمایی انتزاعی» بود. او بیشتر برای سبک منحصر به فرد «نقاشی قطره‌ای» شناخته شده‌ است.

«ال. ماهادیوان» استاد ریاضیات کاربردی در دانشکده مهندسی و علوم کاربردی «جان پالسون» دانشگاه هاروارد (SEAS) و استاد زیست‌شناسی تکاملی و فیزیک در دانشکده هنر و علوم (FAS) در این خصوص گفت: من می‌خواستم بدانم که آیا می‌توان جکسون پولاک را تقلید کرد و با مهندسی معکوس همان کارهای او را انجام داد.

ماهادیوان و تیم تحقیقاتی او فیزیک را با یادگیری ماشین ترکیب کردند تا یک تکنیک جدید چاپ سه‌بعدی ابداع کنند. این تکنیک جدید می‌تواند با بکارگیری همان ناپایداری سیال طبیعی که پولاک در کارهای خود استفاده می‌کرد،‌ به سرعت الگوهای فیزیکی پیچیده را ایجاد کند. چاپ سه بعدی و چهاربعدی موجب تحول بزرگی در تولید شده است اما این فرایند هنوز بسیار کُند پیش می رود.

مساله در اینجا نیز به فیزیک مربوط است. جوهرهای مایع مطابق قوانین دینامیک سیالات عمل می‌کنند که به این معنی است زمانی که از ارتفاعی می‌افتند ناپایدار شده و روی خودشان خم می‌شوند. بیش از دو دهه پیش، ماهادیوان یک توضیح فیزیکی ساده برای این فرآیند ارائه داد و بعد بیان کرد که پولاک چطور توانسته از این ایده‌ها برای نقاشی از یک فاصله استفاده کرده باشد.

امروزه در بیشتر چاپ سه‌بعدی و چهاربعدی نازلِ چاپ را چند میلی‌متر دورتر و جدا از سطح قرار می دهند و تقریبا ناپایداری دینامیک جریان سیال را از بین می‌برند. اما ماهادیوان یک شعار دارد: از فیزیک استفاده کنید بجای اینکه از آن دوری کنید.

«گوراف چوداری» از محققان SEAS و مولف اول این گزارش تحقیقی گفت: ما می‌خواستیم تکنیکی ابداع کنیم که بتواند از مزیت ناپایداری‌های خم‌شدن و کلاف‌شدن استفاده کند به جای اینکه از آنها دوری کند. پولاک نقاشی‌های معروف چکه‌ای خود را از طریق ریختن، چکاندن و پخش کردن رنگ از بالا انجام می‌داد و می‌گفت که کنترل کاملی بر جریان رنگ دارد.

به گفته چوداری، رویکرد پولاک در مورد ریختن رنگ از ارتفاع به این معنی است که حتی اگر دست او در جهتی خاص حرکت می‌کرد، رنگ به علت شتاب ناشی از جاذبه از آن مسیر تبعیت نمی‌کرد و یک حرکت کوچک می تواند به پخش گسترده رنگ منجر شود.

سوال این بود که چطور می توان این کار را کنترل کرد؟
ماهادیوان و چوداری در کنار سایر محققان برای یادگرفتن چگونگی دست‌ورزی نازل برای چاپ کردن از یک فاصله، قوانین فیزیک را با یادگیری عمیق ترکیب کردند. چوداری گفت: با یادگیری عمیق، این مدل می تواند از اشتباهاتش درس بگیرد و با هر آزمایش، بیشتر و بیشتر دقیق شود. محققان با استفاده از این روش، یک رشته از اشکال پیچیده و همچنین نقاشی‌هایی مانند کارهای پولاک را چاپ کردند. محققان از سیالات ساده برای این تحقیقات استفاده کردند اما این رویکرد می تواند گسترش داده شود تا سیالات پیچیده‌تر مانند پلیمرهای مایع را نیز دربربگیرد.

نتیجه این تحقیقات در نشریه «ماده نرم» (Soft Matter) انتشار یافته است.