كيف تعمل: الطباعة ثلاثية الأبعاد

الطِباعه ثُلاثية الأبعاد من أشهر تقنيات القرن الواحد والعشرين وتُعد من التقنيات الثورية التي من المتوقع أن تُساهم في تشكيل المستقبل، ولكن لعلكم تساءلتم من قبل ما هي هذه التقنية وكيف تعمل وكيف ستؤثر في المستقبل؟ في هذا المقال تجدون الإجابة:

الطباعة ثلاثية الأبعاد هي عملية إنتاج مجسمات صلبة حقيقية ثلاثية الأبعاد باستخدام تصاميم رقمية وطابعة ثلاثية الأبعاد وتُعرف هذه العملية أيضاً باسم additive manufacturing أو الإنتاج الجمعي الطبقي حيث يتم الحصول على المنتج عبر إضافة عدة طبقات من الخامات إلى بعضها، وهي عملية عكسية لما يعرف بـ subtractive manufacturing أو الإنتاج الطرحي حيث يتم الحصول على المنتج عبر النحت والبرد والتقطيع وعمل القوالب وفي هذه الطريقة إهدار لكثير من الموارد المستخدمة في الإنتاج.

الطباعه ثلاثية الأبعاد ليست جديدة كلياً كما هو شائع فقد ظهرت في منتصف الثمانينيات حين ابتكر Chuck Hull ما يُسمى بـ stereolithography أو التصوير المجسم، ومنذ ذلك الوقت والتطوير مستمر في حجم الطابعات والمواد المستخدمة فيها إلى أن ظهرت وانتشرت في عام 2010 انتشارها الذي نشهده الآن.

هناك العديد من التقنيات المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد والفرق بينها يكمن في طريقة بناء الطبقات لتشكيل المجسم المرغوب في طباعته، وأشهر هذه التقنيات هي:

في الطريقه الأولى والثانية يتم الاعتماد على صهر المواد الخام لعمل الطبقات أما الطريقة الثالثة فتعتمد على معالجة صور تفاعلية باستخدام الليزر والأشعة فوق البنفسجية، العوامل التي يتم الاختيار بناءً عليها هي سرعة الطباعة وتكلفتها وتكلفة الطابعة نفسها والألوان التي تدعمها.

لننتقل الآن إلى المرحلة الأولى من مراحل طِباعة اول مُجسم لك، وهي تحديد ما تود طِباعته ثم عمل تصميم رقمي له باستخدام برنامج تصميم على الكومبيوتر مثل Google SketchUp او Blender  (استخدام برنامج جوجل في غاية السهولة) بعد ذلك سيحول البرنامج التصميم إلى قطاعات متعامدة وحفظها في ملف بصيغة STL (يحتوي بيانات موزعة على ثلاثة أعمدة تمثل الثلاث أبعاد الرئيسية) لإرساله إلى الطابعة، الهدف من القطاعات المتعامدة هو أن تستطيع الطابعة طباعو المجسم على شكل طبقات وفي الوقت نفسه الحصول على أبعاد وشكل أكثر دقة.

إن كنت ممن لا يتقنون عمل تصاميم ثلاثية الأبعاد فلا تقلق يمكنك شراء أو تحميل أو حتى طلب تصاميم جاهزة عبر عدة مواقع أُنشئت لهذا الغرض مثل  Shapeways و Sculpteo و Thingiverse.

ننتقل الآن للمرحلة الثانية وهي الخامات، بالطبع يعتمد اختيار الخامات على نوع الطابعة وما تود طباعته وسأذكر لكم أشهر الخامات التي يمكنكم استخدامها: البلاستيك، الورق، المطاط، الفولاذ، النايلون، الزجاج، الفضة، التيتانيوم، الشمع ومواد كيميائية أخرى.

تستخدم الطابعة هذه الخامات عبر رشها أو عصرها أو نقلها عبر أدوات خاصة لمنصة الطباعو لتشكيل الطبقات التي لا يتعدى سمكها في بعض الطابعات 16 ميكرومتر وتستمر العملية ساعات أو أيام بناء على مدى تعقيد ودقة المجسم.

بالرغم من انتشارها، إلا أنه ما زال هناك العديد من العوائق أمام هذه التقنية تظهر بشكل خاص أمام غير المحترفين مثل الوقت المستهلك في الطباعة وتكلفة الطابعات والخامات المستخدمة وبرامج التصميم الاحترافية، ولكن خلال العام الماضي ظهرت أكثر من شركة تقدم طابعات للاستخدام المنزلي والهواة بأسعار معقولة تصل إلى 1000 دولار في حين قد تصل أسعار الطابعات الاحترافية إلى 60 ألف دولار والصناعية إلى 600 ألف، أشهر هذه الشركات هي Makerbot Replicator و Botmill. ظهرت كذلك برامج تصميم مجانية من مثل برنامج جوجل سكيتش أب بالإضافة لمواقع تقدم تصاميم جاهزة مجاناً.

تجعل الطباعة ثلاثية الأبعاد من الممكن صناعة شيء معقد من العدم خلال ساعات وتسمح للمهندسين والمطورين وفئات أخرى كثيرة بالانتقال من مرحلة التصميم الرقمي إلى مرحلة النموذج الأولي بسرعة، لذا من الواضح أن باستطاعة هذه التقنية تغيير شكل العديد من الصناعات والتأثير في عدة مجالات بشكل ملحوظ مثل الطب والفضاء والهندسة وصناعة الألعاب والمجوهرات والموضة، سنجد لها تأثيراً أيضاً في العمارة والفن.

في المجال الطبي مثلاً تمكن العلماء من صناعة أجزاء لمساعدة ضعاف السمع وأطراف صناعية والأكثر غرابة أنهم تمكنوا من صناعة وجه كامل “مطابق للحقيقي” لأحد المصابين في حريق فقد فيه وجهه. في مجال الفضاء نجد أن وكالة الفضاء الأمريكية ناسا ستعتمد على الطباعة ثلاثية الأبعاد ليستخدمها رواد الفضاء في عمل ما يحتاجونه من أدوات قد لا تتوفر لديهم في الفضاء أو تم إتلافها مثلاً، تخطط أيضاً لتكون وسيلة تحضير الطعام لرواد الفضاء بدلاً من الأساليب التقليدية المتبعة حالياً وقد تستخدم أيضاً هذه الطريقة على الأرض لإنتاج طعام بخصائص معينة. ظهرت في الصين شركه تقوم بطباعة منازل كاملة باستخدام طابعات ثلاثية الأبعاد عملاقة!

وكما أن لها الكثير من المميزات، نجد أن أشهر عيوب هذه التقنية هي حقوق الملكية، فطالما تملك طابعة ثلاثية الأبعاد فيمكنك الحصول على كل ما تستطيع  رسمه مهما كان، بالإضافة لأنها وسيلة أيضاً لصناعة الأسلحة غير القابلة للتعقب ومع ذلك فهذه الصناعة ما زالت في تطور مستمر.

هل ستتمكن الطباعة ثلاثية الأبعاد من تغيير العالم فعلاً؟ وما هي تصوراتكم لما يمكن أن تستغل هذه التقنية فيه؟

1 2 3 4 5 6 7