الطباعة ثلاثية الابعاد أحدث منتجات تكنولوجيا العصر

جميعنا نعلم مفهوم الطباعة التقليدية، مزيج من الحبر والورق ينتج عنها مخطوطات، لكن هل سمعت يوماً بمفهوم الطباعة ثلاثية الأبعاد؟ لنقرب الفكرة إليك، تخيل معنا أنك ميكانيكي وترغب بصنع قطع تبديل أو براغي ومسامير مطابقة لنموذج، أو حتى كنت رساماً وترغب بصنع مجسم منسوخ عن واحد تملكه، أو قد تكون مهندساً يرغب باستنساخ ابتكاره وتصميمه، تقنية الطباعة 3D هذه ساحرة بجميع تفاصيلها، إذا كنت تقرأ عنها للمرة الأولى أو تهتم بالتعرف عليها فإليك هذا المقال الشامل الذي يحدثك عنها من الألف إلى الياء.

متابعة طيبة نرجوها لكم..

 

تعريف تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد

تعرف هذه الطباعة بأنها تقنية متطورة تستخدم لتصنيع مواد مجسمة وصلبة ثلاثية الأبعاد ناتجة عن تصميم رقمي يتم إدخاله إلى الحاسب، تعتمد هذه التقنية على إضافة طبقات متتالية بترتيب معيين وأشكال دقيقة وصولاً إلى الشكل النهائي المطلوب.

تتطلب الطباعة ثلاثية الأبعاد تصميم رقمي 3D للكائن المراد تصميمه، يتم أنشاؤه بواسطة برامج وتطبيقات متخصصة، وبواسطة برامج أخرى يجب تقطيع النموذج الرقمي إلى شرائح وطبقات أفقية لتسهيل مهمة طباعتها وتعزيز دقتها، نأتي إلى مرحلة الطباعة النهائية التي يتم فيها بناء المجسم ثلاثي الأبعاد الأخير بواسطة تشكيل المواد الخام على هيئة طبقات واضحة متراكمة لاستخراج الشكل النهائي، ومن الجدير بالذكر أن المواد المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد المجسمة قد تكون بلاستيك، معدن، سيراميك، راتنج، حجر وغيرها..

 

تاريخ الطباعة الثلاثية الأبعاد

إذا كنت تعتقد أن الطباعة ثلاثية الأبعاد منتج جديد تم طرحه في الأسواق مؤخراً أو انه مبتكر منذ سنوات قليلة فانت مخطئ، لأن هذه الطابعة تم العمل عليها منذ عشرات السنوات لتصل إلى ما هي عليه اليوم.

ففي القرن الثامن عشر بدأ الحديث عنها بشكل نظري، وتحديداً في معهد البحوث الصناعية في ناغويا اليابانية، حيث قام العالم هيديو كوداما بإنشاء بحث عن الطباعة ثلاثية الأبعاد وصف فيها تقنية الفوتو بوليمير التي توضح فكرة الطبقات، وفي عام 1984 قام العالم تشاك هال بابتكار تقنية الستيريوليثوغرافي التي تم فيها تصليب طبقات البوليمير السائل حاصلاً على براءة اختراع فيها.

وفي القرن التاسع عشر ظهرت تقنية الصهر باستخدام الخيوط التي اخترعها سكوت كرومب، ونجح العلماء بتصنيع مثانة اصطناعية قابلة للزرع بتقنية طباعة ثلاثية الأبعاد بدائية.

وفي الألفينات بدأ استخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد على نطاق أوسع وخاصة في المجال الطبي وذلك بعد إنتاج آلة طباعة 3D وطرحها في الأسواق عام 2006، وفي القرن الواحد والعشرون توسعت صناعتها وتم تطوير هذه الطابعات بشكل كبير لتتدخل في مختلف الصناعات والمجالات، وإلى يومنا هذا نجد أن هذه الطابعة ابتكار مبهر يستحق كل التقدير لا سيما وأن آلية عملها دقيقة جداً وذكية للغاية، لنتعرف عليها في الفقرة التالية..

 

خطوات الطباعة ثلاثية الابعاد

بعد التعرف على مفهوم الطباعة ثلاثية الأبعاد لا بد من التحدث عن خطوات ومراحل هذه الطباعة، وكيف تتمكن من تحويل تصميم على الحاسوب إلى مجسم متكامل، إليك هذه الخطوات الواضحة

1.       بدايةً يجب إعداد التصميم ثلاثي الأبعاد على الحاسب باستخدام برامج معقدة نوعاً ما، وقد يتم إدخال آلية المسح الضوئي لاستنساخ مجسمات موجودة بالفعل، يليها تقطيع هذه التصاميم إلى طبقات ومقاطع أفقية وعامودية.

2.      ومن ثم يجب تجهيز الطابعة ثلاثية الأبعاد من خلال إدخال المواد الخام اللازمة لإنجاز المجسم، إضافةً إلى ذلك يجب ضبط إعداداتها من درجة الحرارة اللازمة لصهر وقص وتقطيع المواد الخام وسرعة الأداء وما شابه.

3.      نأتي الآن إلى مرحلة الطباعة، حيث يتم فيها استخدام درجات حرارة عالية من أجل تحويل الراتنج مثلاً إلى بلاستيك صلب، ومن أجل صهر القطع ودمج الأجزاء ببعضها.

4.     لم ننتهي بعد، بل يتوجب علينا التأكد من وضع التصميم النهائي المطبوع، فقد تكون هناك زوائد غير مصهورة يمكن إزالتها بواسطة المحلول الكحولي "الإيزوبروبيل"، أو بواسطة الهواء المضغوط، وقد يتبعها طلاء وصقل وتنعيم..

 

مميزات الطباعة 3D

تتعدد إيجابيات الطباعة ثلاثية الأبعاد بحيث تغطي عشرات المجالات والتخصصات، وهناك مزايا تجعلها مفضلة بشكل كبير لأداء المهام المطلوبة بما في ذلك:

·         تصنيع النماذج ثلاثية الأبعاد مهما بلغت درجة تعقيدها بحرفية عالية.

·         تعتبر تكاليف النماذج المطبوعة فيها منخفضة جداً مقارنةً بتكاليف التصنيع اليدوي.

·         تستطيع الطابعة ثلاثية الأبعاد الواحدة إنتاج أكثر من مجسم ملموس في وقتٍ واحد.

·         لا حاجة لتجميع الطبقات التي ذكرناها مسبقاً، لأن الطابعة ستعمل على تجميعها ومطابقتها تلقائياً.

·         يمكن تصنيع القطع والمجسمات بالإعداد المحددة لتجنب صعوبات التخزين أو كساد البضائع.

·         تمتلك قدرة تصنيع هائلة إذ يمكنها استنساخ مجسمات تصل أبعادها إلى عشرات الأمتار.

·         معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد صديقة للبيئة إلى حد كبير لأن مخلفاتها محدودة.

 

استخدامات وتطبيقات الطابعة ثلاثية الأبعاد

لن تصدق مدى استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في حياتنا اليومية، ففي حين يعتقد البعض أنها قليلة الاستخدام ونادرة إلا انها على العكس تماماً، إليك الدليل على ذلك من خلال قائمة الاستخدامات المتداولة فيما يلي:

·         تصنيع الجسور السنية والتقويم والتيجان المعاوضة والأسنان البديلة في طب الأسنان والتعويضات السنية.

·         إنشاء قطع غيار وتبديل وأجزاء معقدة في مجال ميكانيك السيارات والمعدات.

·         تصنيع الأطراف الصناعية والأعضاء البديلة والأدوات الجراحية وسماعات الأذن الصناعية في مجال الطب.

·         إنشاء نماذج هندسية ومجسمات عن الأبنية والتصاميم والديكورات المصغرة في مجال الهندسة المعمارية.

·         تصنيع قوالب ونماذج مبدئية للمجوهرات في مجال الجواهر والذهب.

·         تصميم قطع فنية ومنتجات ومنحوتات ونماذج أزياء في مجال التصميم.

·         إنشاء قطع صغيرة وخفيفة الوزن ومعقدة جداً في مجال تصنيع الطائرات.

·         تطوير نماذج ووسائل تعليمية ووسائط وشروحات في مجال التعليم.

·         تصنيع أجزاء ومعدات مخصصة للإلكترونيات في مجال التكنولوجيا الرقمية.

 

مستقبل الطباعة ثلاثية الأبعاد

بحسب المعطيات الحالية فإن مستقبل الطباعة ثلاثية الأبعاد مثير للاهتمام ومبشر إلى درجة كبيرة، فقد نجد أن الكثير من الاعمال الصعبة والمهن المجهدة سيتم استبدالها قريباً بالطابعات ثلاثية الأبعاد، وبذلك سوف تصنع فروق حقيقية وتغييرات جوهرية في مختلف الأعمال اليومية.

للتوضيح أكثر.. على الأرجح اننا سنرى زيادة كبيرة في الموارد المستخدمة في مختلف المجالات لأن الطابعات 3D ستغزو الدول، وسيتم التركيز عليها في المجال الطبي على نطاق واسع لأنها قادرة على إحداث معجزات، فقد تطور مستقبلاً لتصل إلى مرحلة الاستنساخ البيولوجي، لتتمكن من طباعة الأعضاء الحيوية واستنساخ الأنسجة تخيل ذلك!

إلى جانب ذلك فإن دقتها ستتجاوز التوقعات، فقد تصبح الأطراف الصناعية بعد عدة سنوات أقرب ما تكون إلى الأطراف الطبيعية نظراً إلى ملائمتها الكبيرة للاحتياجات الفردية البشرية.

ناهيك عن ذلك فإن الأمور قد تتطور بشكل لا يصدق، قد نصل إلى يوم يتم فيه استنساخ المنازل والمساكن بالطابعة ثلاثية الأبعاد.

هذا ويمكن إعادة تدوير البلاستيك والمواد الضارة بواسطة الطابعات الثلاثية الأبعاد لتقليل الهدر والتأثير بصورة إيجابية على البيئة.

لم ننتهي هنا بل لا يزال الكثير، فعلى الصعيد الأكبر يمكن أن تساعدنا هذه الطباعة ثلاثية الابعاد على طباعة معدات وأدوات أجزاء تساعد رواد الفضاء وتسهم في تركيب مركبات فضائية قوية، وقد تحدث طفرة في هذا السياق تصل على إنشاء مستعمرات بشرية على سطح الفضاء.

 

وفي الختام، كانت هذه أبرز المعلومات حول مفهوم الطباعة ثلاثية الأبعاد هذا المنتج المبتكر الذي لاقى أصداءً واسعة وشهرة لا حدود لها، ومع ذلك فهي لا تزال تحمل وعود كبيرة وآفاق مشرقة لمستقبل يحقق تطورات مثيرة قريباً، دمتم بخير.

مع تحيات فريق لمحة..

اقرأ أيضاً: كيف توظف الابتكار في ريادة الأعمال؟