KTU viešėjęs skaitmeninės gamybos technologijos inovatorius R. C. Rumpfas: netrukus galėsime spausdinti viską

Milžiniški objektai, kurie radarams atrodo maži, nematomi „apsiaustai“ galintys paslėpti bet ką, 3D spausdinta optika ir radijo imtuvai. Gali būti, kad šie dalykai atrodo tarsi iš mokslinės fantastikos knygos apie ateitį, tačiau mokslininkai teigia, kad ši ateitis jau visai šalia.

„Didžiausias pokytis, kuris visiškai pakeitė žmoniją ir mano gyvenimą – tai internetas. Prisimenu, kai buvau vaikas, jei man kildavo klausimas, vienintelis būdas rasti atsakymą buvo eiti į biblioteką ir ieškoti jo knygose. Dabar jaunimas vos per 30 sekundžių gali rasti atsakymus į visus klausimus. Įdomu: ar tai daro juos laimingus? Tingius? Smalsesnius? Tikriausiai tinka visi išvardinti apibūdinimai“, – mano Raymondas C. Rumpfas, Teksaso universiteto El Pase veikiančios EMLab laboratorijos įkūrėjas ir vadovas.

Daugelio išradimų skaitmeninės gamybos, fotonikos ir elektromagnetikos srityse autorius, verslininkas ir mokslininkas savo įžvalgomis dalijosi su Kauno technologijos universiteto (KTU) studentais ir mokslininkais savo pirmojo vizito Baltijos šalyse metu.

„Arčiausia šalis, kurioje esu buvęs iki šiol yra Vokietija – ir tai ji nėra taip arti! Lietuva turi sudėtingą istoriją, yra išgyvenusi sovietinę okupaciją, o tai yra vertinga išgirsti kiekvienam iš mūsų, gyvenančių vakaruose. Negaliu pasakyti, kad aš nieko apie tai nežinojau, bet apsilankęs Lietuvoje įgijau gilesnį supratimą, pajutau, ką tai reiškia čia gyvenantiems žmonėms. Daugelį dalykų pamačiau naujai“, – sako dr. R. C. Rumpfas.

Apsilankęs KTU Medžiagų mokslo institute tyrėjas liko sužavėtas įranga ir čia atliekamais tyrimais: „Jūsų universiteto laboratorijos niekuo nesiskiria nuo JAV – jose dirbantys žmonės turi ir įrangą, ir potencialą spręsti svarbiausius šių dienų problemas.“

„Magiškų“ savybių turinčios medžiagos ir paviršiai

Kas iš mūsų nėra pasvajojęs apie nematomą apsiaustą, kuris padėtų paslapčia pasprukti iš nepatogių situacijų? Nors tai gali atrodyti nerealu, mokslininkai visame pasaulyje kuria medžiagas ir paviršius, turinčius šias meta savybes.

R. C. Rumpfo teigimu, paprastai tariant, „meta-“ priešdėlis reiškia „geresnis už“. Todėl meta medžiaga arba meta paviršius yra medžiaga arba paviršius, turintis naują funkcinę savybę ir tam tikru būdu yra geresni už įprastines medžiagas.

„Iš esmės, tai inžinerinis kompozitas, turintis tinklinę struktūrą, pro kurią praėjusios šviesos bangos elgiati taip, lyg medžiaga ar objektas turėtų savotiškų „magiškų“ savybių“, – aiškina R. C. Rumpfas.

Pavyzdžiui, mokslininkas taip aiškina daikto pavertimo nematomu principą: „Ant stalo stovintį puodelį matome, nes šviesa nuo jo atsimuša ir patenka į mūsų akis. Jei norėtume tai pakeisti, reikėtų paspartinti šviesos bangas, pataikančias į objektą – jos turi būti tokios greitos, lyg jų kelyje nieko nebūtų. Kitaip tariant, kad banga pralenktų šviesos greitį.“

Su savo komanda dr. Rumpfas kuria ir tiria meta medžiagas ir meta paviršius, galinčius manipuliuoti elektromagnetinėmis bangomis, pavyzdžiui, „išjungti“ refrakciją (efektą, dėl kurio šaukštas, įdėtas į stiklinę vandens, atrodo sulenktas).

Miniatiūrinės antenos, plataus matymo lauko kameros ir kiti stebuklai

Kaip sukurti tinklinę struktūrą, galinčią paprastą objektą paversti stebuklingu? R. C. Rumpfas ir jo komanda turi atsakymą – ją galima atspausdinti.

„Galutinė meta medžiagos forma yra labai sudėtinga: joje skirtingomis proporcijomis atsikartoja plastikas, metalas, vėl plastikas, metalas… Kaip ją sukurti? Atspausdinti 3D spausdintuvu!“, – sako mokslininkas iš Teksaso.

Jo išrasta hibridinė 3D spausdinimo technologija, yra vienintelė pasaulyje leidžianti sukurti trimatį objektą su bet kokiu laidininkų, dielektrikų ar kitų medžiagų pasiskirstymu.

Dr. R. C. Rumpfo vadovaujamoje EMLab laboratorijoje sukurta technologija turi daugybę galimų pritaikymų realiame pasaulyje. Pavyzdžiui, ji leidžia pagaminti miniatiūrines antenas – tai naudinga daugeliui situacijų, kai galioja vietos ir svorio apribojimai. Pagalvokite apie erdvėlaivius, dėvimą elektroniką ir net savo mobilųjį telefoną.

R. C. Rumpfo komandai priklauso ir pasaulio rekordas dėl mažiausio spindulio laisvai sklindančio optinio pluošto posūkio, o tai – naujas būdas valdyti šviesą. Be to, komanda vysto optines nanostruktūras, vadinamas fotoniniais kristalais, kurios gali „išjungti“ bangos lūžį (refrakciją).

Pasak mokslininko, ši technologija gali padėti radikaliai sumažinti vaizdo sistemas ir suteikti joms žymiai platesnį matymo lauką. Tokia savybė gali būti naudojama ne tik kosmose, bet ir kasdieniame gyvenime. Pavyzdžiui, optika ir fotonikos technologijos suteikia „akis“ save vairuojantiems automobiliams.

„Vaizdo sistema, kurioje kamera turi platesnį matymo lauką, galėtų būti pritaikyta tokiame automobilyje – užtektų vienos kameros (dabar naudojamos kelios). Tai supaprastintų techninę įrangą“, – sako R. C. Rumpfas.

Hibridinis 3D spausdinimas – pasaulį keičianti technologija

Pastaraisiais dešimtmečiais pasaulis stebėjo, kaip technologijos keičia kasdienį žmonių gyvenimą. Nuo duomenų naudojimo organizuojant keliones realiu laiku iki nuotolinio darbo ir sveikatos priežiūros – išsiugdėme įpročius, kurie vos prieš 20 metų buvo neįsivaizduojami.

Pasak mokslininko iš JAV, įspūdingiausias pokytis, kurį jis patyrė per savo gyvenimą, buvo interneto atsiradimas. Kita ne mažiau pasaulį transformuojanti technologija – 3D spausdinimas.

„Apie kasdienybę net nekalbu – trimačio spausdinimo technologijos leidžia atsispausdinti daiktą, kurį netyčia sulaužei, tarkime, savo virtuvėje. Bet įsivaizduokite žmones kosmose, skrendančius į Marsą ar Mėnulį. Ką daryti, jei įranga sugenda ir jai pataisyti reikia varžto, kurio jie neturi? Nėra labai lengva jį ten pristatyti, ar ne?“, – juokauja mokslininkas.

R. C. Rumpfas mano, kad tikrasis proveržis įvyks tada, kai bus plačiai prieinama galimybė spausdinti daiktus iš keleto medžiagų.

„Jei galėsime spausdinti daiktus, pagamintus iš daugelio medžiagų – elektrinius ir optinius prietaisus – pasaulis pasikeis. Įsivaizduokite, jei jums būnant kosmose sugenda elektros plokštė, arba esant karo apkasuose netenkate radijo. Abiem atvejais, gali būti lengviau ir greičiau atsispausdinti naują įrangą nei sulaukti pamainos“, – aiškina dr. R. C. Rumpfas.

Jis tiki, kad hibridinė 3D spausdinimo technologija, kuri tapo komerciškai prieinama R. C. Rumpf per įkurtą įmonę „Kraetonics LLC“, prisidės prie pokyčių šioje srityje. Šiandien jau kuriamos technologijos naudojamos šarvams gaminti ir daugeliui kitų dalykų. Dr. R. C. Rumpf mano, kad meta medžiagos ir meta paviršiai gali greitai pakeisti rinką ir tapti revoluciniais, tačiau vis dar yra iššūkių, kuriuos reikia išspręsti šiose srityse.

„Įranga ir atliekami tyrimai čia, KTU Medžiagų mokslo instituto laboratorijose, rodo, kad jūs esate pasirengę spręsti šias problemas. Manau, greitai galėsiu didžiuotis ir sakyti: ei, aš pažįstu šiuos žmones iš KTU!“, – sako mokslininkas iš Teksaso.

Bendravimas ir ryšių mezgimas – vieni svarbiausių mokslininko įgūdžių

Nors šiandien jis tituluojamas daugelio elektromagnetikos, fotonikos ir 3D spausdinimo technologijų pradininku, R. C. Rumpfas pripažįsta, kad siekti mokslinės karjeros nebuvo lengva.

„Buvau vienas iš pirmųjų savo šeimoje įstojusių į koledžą, todėl padariau visas įmanomas klaidas. Vėliau pasisamdžiau karjeros mentorių, gavau konsultacijų iš kitų specialistų, tam išleidau daug pinigų ir išmokau daug dalykų. Dabar savo žiniomis stengiuosi dalytis su studentais, padėti jiems nedaryti tų pačių klaidų“, – sako dr. Rumpfas.

15 metų patirtį versle ir 12 metų patirtį akademinėje aplinkoje sukaupęs profesionalas savo įžvalgomis noriai dalijasi su jaunaisiais mokslininkais. Viena iš paskaitų, kurias jis skaitė KTU 24-osios tarptautinės konferencijos „Pažangios medžiagos ir technologijos“ (angl. Advanced Materials and Technologies) metu, buvo apie sėkmingos mokslinės karjeros pagrindus. R. C. Rumpfas mano, kad pažintys, idėjų komunikacija ir jų vizualizavimas, yra pagrindiniai sėkmingos karjeros ingredientai. Be to, norint turėti įspūdingą gyvenimo aprašymą, reikia daryti nuostabius dalykus.

„Universiteto pirmuosiuose kursuose, maniau, kad pažymiai yra viskas, todėl tik mokiausi, kitose veiklose nedalyvavau. Mano pažymiai buvo geri, bet kai baigiau bakalauro studijas, nė viena magistro studijų programa manęs nepriėmė – jie manė, kad studijų laiko neišnaudojau produktyviai. Todėl savo studentams patariu jungtis į organizacijas, būti aktyviems, įsitraukti į projektinę veiklą ir savanoriauti tyrimų laboratorijose. Jeigu būčiau turėjęs šalia savęs žmogų, kuris man būtų šį patarimą davęs, universiteto metus būčiau praleidęs kitaip“, – sako R. C. Rumpfas.

Pažintis su kitomis kultūromis praturtina

Vizito KTU metu jį sužavėjo tiek naujausia tyrimų įranga, tiek KTU laboratorijose dirbančių mokslininkų akademinis lygis bei motyvacija. Pasak dr. R. C. Rumpfo, KTU technologijų srityje personalas ir įranga yra pasaulinio lygio, o proveržio potencialas – milžiniškas.

Dr. R. C. Rumpfą į Lietuvą pakvietė KTU Medžiagų mokslo institutas, o jo vizitą finansavo Baltijos Amerikos laisvės fondas.

„Esu labai dėkingas Baltijos Amerikos laisvės fondui. Man tai buvo neįtikėtina patirtis“, – sako tyrėjas iš JAV.

Pasak mokslininko, vizitas Lietuvoje praplėtė jo pažinčių ratą, jis įžvelgia bendrų tyrimų, studentų mainų ir kitokio bendradarbiavimo galimybes. Be to, tai buvo kultūriškai praturtinanti patirtis.

„Jūsų istorija turtingesnė nei mūsų – esame jauna šalis ir nesame pratę kalbėti apie įvykius, nutikusius prieš tūkstantį ar 500 metų. Šiais laikais vis daugiau sužinome apie Lietuvos istoriją, tačiau yra daug dalykų, kuriuos dar turime išgirsti ir patirti“, – sako dr. R. C. Rumpfas ir teigia, kad kitų kultūrų pažinimas praturtina.