إنّ القدرة على طباعة أجهزة إلكترونية ثلاثية الأبعاد ستقود إلى تطبيقات عديدة، بما في ذلك شاشات العرض والإضاءة في الحالة الصلبة والإلكترونيات التي يمكن ارتداؤها، والأجهزة الطبية ذات الدوائر المدمجة، بالإضافة إلى احتياجات الصناعات الثقيلة، وكذلك التكنولوجيات الفضائية. ويتطلب بناء نماذج ثلاثية الأبعاد ذات أشكال يجري انتقاؤها ووظائف محددة، بحسب الطلب، توفير عدد كبير من المواد ومنصات طباعة لهذه المواد، حيث تحوِّل الطابعات الثلاثية الأبعاد مخرَجات التصميمات الحاسوبية إلى مجسمات ملموسة باستخدام أجهزة لصناعة النماذج تتحرك في عدة اتجاهات في الفراغ، وفق ما أوردته مجلة نيتشر نقًلا عن < Y. L كونج>. إن المدد الزمنية التى تحتاج إليها عملية الطباعة شهدت هي الأخرى تطورًا كبيرًا في السنوات القليلة الماضية؛ إذ كانت العملية الواحدة تستغرق أسبوعين وأكثر، ولكن الآن فإن بعض الأشكال بسيطة التصميم يمكن طباعتها في أقل من ساعتين. وهناك نوعان رئيسيان فيما يتعلق بالتصنيع بالإضافة، أو بالطباعة ثلاثية الأبعاد. الأول خاص بالماكينات التي تستخدم بودرة البلاستيك، وهي الأكثر انتشارًا في العالم، خاصة في السنوات العشر الماضية، ويوجد منها أكثر من ماكينة في مصر حاليًّا، وتطبيقاتها غالبًا ما تكون في مجالات الدعاية والتصميمات الأولية والهندسية، وفق <مصطفى مراد>، مدير إنتاج بشركة ADMA ، أول شركة مصرية تعمل في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد.
الطباعة ثلاثية الابعاد في الطب
أصبحنا اليوم نعيش في عالم يمضي نحو التطور بسرعة البرق، كل يومٍ نجد المزيد من الاكتشافات الجديدة أو تطورات هائلة لتكنولوجيا موجودة. وبالتأكيد تعتبر الطباعة ثلاثية الأبعاد 3D Printing واحدة من أهم التقنيات التي ستشكل جزءًا كبيرًا من مستقبلنا وستغير الكثير من المفاهيم في حياتنا مثلها مثل تقنيات كثيرة كتقنية البلوك تشين التي ستساعدنا على القضاء على الكثير من الروتين وتوفير الكثير من الوقت والجهد، وأيضًا تقنية الحوسبة السحابية وغيرها من التقنيات التي سبق وشرحناها بالتفصيل على موقعنا. وفي مقال اليوم سوف نتحدث عن تقنية أخرى وهي الطباعة ثلاثية الأبعاد، وسنتعرف على تاريخ الطباعة ثلاثية الأبعاد وأنواعها ومميزاتها وخطوات هذه العملية. ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد 3D Printing؟
- هي عبارة عن عملية تصنيع وبناء للأشياء تتم من خلال تقنية متطورة تسمى التصنيع بالإضافة Additive Manufacturing، وهي تعتبر الوجه المضاد للتصميم بالطرح مثل عمليات التصميم عبر النحت أو القولبة، حيث تعتمد هذه العمليات على مفهوم "التفريغ"، فمثلًا إذا أردنا نحت شيء ما من جذع شجرة، فإننا نقوم بالتخلص من 50% إلى 90% تقريبًا من هذا الجذع من أجل الحصول على التصميم النهائي الذي نريده، بينما في الطباعة 3D فإن الأمر يكون مختلفًا.
الطباعة ثلاثية الابعاد في المجالات الهندسية
بدء عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد بعد الانتهاء من جميع الخطوات السابقة نترك آلة الطباعة حتى تتم العملية. ويختلف مقدار الوقت الذي تستهلكه الآلة على حسب عدة أشياء ومنها: نوع الطابعة المستخدمة، نوع المادة الخام، والمجسم المراد تصنيعه. فيقوم جهاز الطباعة ببدء العملية حيث تتم طباعة الطبقات ثلاثية الأبعاد فوق بعضها حتى يتم إنتاج النموذج النهائي إلي نريده. اقرأ أيضا: تقنية جديدة لتعقيم الهواتف الذكية جهاز فون سوب التقنيات المستخدمة في عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد يوجد العديد من التقنيات التي يتم استخدامها في عملية الطباعة. حيث تختلف التقنية على حسب المادة المستخدمة ونوع النموذج المراد بناءه. والتقنيات التالية هي أهم التقنيات أكثرها شيوعا واستخداما في الطباعة. الطباعة عبر تجميع الجزيئات في هذه التقنية يتم إذابة المادة البلاستيكية الخاصة بالمادة الخام وصهر جزيئاتها. فيتم وضع هذا المسحوق البلاستيكي في القالب فتشبه الكوب المسكوب. وتشبه هذه الطريقة في الطباعة صهر المواد ثم وضعها في قالب مصمم مسبقا حتى يتم تشكيلها على شكل هذا القالب. الطباعة 3d المباشرة يعتمد هذا النوع على طريقة تسمي نفث الحبر، فلا تقتصر هذه الطريقة على الطباعة ثلاثية الأبعاد فقط ولكن تستخدم أيضا فقط الطباعة ثنائية الأبعاد.
قلم الطباعة ثلاثية الابعاد
ويتم التصميم عبر أحد البرامج المخصصة في التصميم الجرافيكي ثلاثي الأبعاد ( 3D modeling) كبرنامج AutoCad أو برنامج 3d max. تحويل التصميم إلى صيغة STL بعد أن ننتهي من عملية التصميم يجب أن يتم حفظ الملف بصيغة معينة وهي صيغة STL. وإن تم حفظ ملف التصميم بصيغة أخرى يجب تحويل الملف من الصيغة المحفوظ بها إلى صيغة STL حتى يصبح بإمكاننا إكمال الطباعة. كما أنه يجب أن نقوم بعملية فحص للملف للتأكد من عدم وجود أي أخطاء. التحويل من تصميم إلى كود يستطيع جهاز الطباعة فهمه بعد القيام بالخطوات السابقة ستكون الخطوة التالية هي تحويل التصميم إلى ملف G-CODE. وهذا الملف هو عبارة عن بعض الأوامر التي يستقبلها جهاز الطباعة ثلاثية الأبعاد ويستطيع فهمها ومن ثم يتم تنفيذها. يحتوي هذا الملف على عدد الطبقات المطلوبة حتى يتم تصنيع المجسم بشكل صحيح. ودرجة الحرارة التي سوف تصهر وتشكل المادة الخام، والحجم المطلوب من المادة الخام، وعدد المجسمات المطلوب تصنيعها في العملية. تجهيز جهاز الطباعة نقوم الآن بتجهيز الجهاز الذي سوف يقوم بالعملية عبر وضع المادة الخام التي تكون عبارة عن بكرة من الخيط البلاستيكي يتم تصنيع النموج منه. كما نضع الملف الذي يضم جميع الأوامر الذي يحتاجها جهاز الطباعة حتى يتم بناء النموذج بالشكل الذي نريد.
الطباعه ثلاثيه الابعاد يوتيوب
طبعًا تختلف كل تقنية من حيث آلية الطباعة، المواد الخام التي من الممكن استخدامها، بالإضافة إلى نوع النماذج المطلوب بنائها. ولكن الأنواع التالية هي التقنيات الأكثر شيوعًا واستخدامًا في هذا المجال. 1- الطباعة المباشرة Direct 3-D Printing
- هذا النوع يعتمد على تقنية نفث الحبر Ink-jet Printing والتي تستخدم في الطباعة ثنائية الأبعاد أيضًا، حيث تتحرك فوهات الطابعة للأمام والخلف ولأعلى وأسفل من أجل صناعة الطبقات عبر نفث المادة الخام، ثم تكون هناك مواد رابطة Binders تستخدم لربط الطبقات معًا لزيادة قوتها وصلابتها. 2- الطباعة عبر البلمرة الضوئية Photopolymerization
- في هذا النوع يتم طباعة الطبقات من خلال عمليات الصهر والتجميد، حيث يتم صهر المادة الخام إلى حتى يمكن للآلة تشكيلها، ثم بعد ذلك يتم تعريض المادة المشكلة إلى شعاع ليزر ذو أشعة فوق بنفسجية، حيث تعمل هذه الأشعة على تحويل الحالة السائلة للبلاستيك إلى الحالة الصلبة، وهكذا طبقة بطبقة حتى يتم الانتهاء من النموذج المطلوب. 3- الطباعة عبر تجميع الجزيئات Selective Laser Sintering
- في هذا النوع يتم الاعتماد على إذابة المسحوق البلاستيكي للمادة الخام وصهر جزيئاته، ثم يتم وضعه بشكل معين يشبه سكب المادة المذابة في قالب لتتشكل حسب هذا القالب، وهي نفس الطريقة المستخدمة في صناعة الأشياء المعدنية عبر صهرها وإعادة تشكيلها حسب قالب معين تم تصميمه مسبقًا.
تخيل ان التعليم لم يعد فقط بالصور والنصوص. يبتكر الفنانين بالطابعة ثلاثية الأبعاد اكثر من الريشة والقلم. تخيل ان طبيب الاسنان يطبع الأسنان للمريض بالمواصفات والشكل والحجم حسب ما يتطلب شكل المريض ووضعه.