تطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد من ينعم بها اليوم ومن لازال يراها خيال علمي

م. أحمد المجدوب

لاشك ان انواع التكنولوجيا في تقدم وتطور وتحديث والجديد يظهر مع مرور الوقت، واللحاق لما يظهر ليس من السهل وخاصة لمن هم تطبيقات التكنولوجيا هم من يستعمل فقط، وليعذرنى الخبراء والمختصين ان لم اعطى للموضوع حقه.

السطور التالية مختصرة لنوع من التكنولوجيا الذى اصبحت تطبيقاته تغزو العديد من مناحى الحياة الحديثة، ألا وهى الطباعة ثلاثية الابعاد والتى تعريفها الاساسى كالتالى:” الطباعة ثلاثية الأبعاد هي عملية تصنيع تقوم بإنشاء كائن ثلاثي الأبعاد عن طريق إضافة المادة بشكل متجدد إلى أن يكتمل الكائن”.

ويلاحظ ان هذا يتناقض مع تكنولوجيا التصنيع المعروفة كطريقة مثل النحت أو الطحن، حيث يتم إنشاء كائن من خلال إزالة الأجزاء بشكل انتقائي من قطعة من المواد الخام، او سكب مصهورها في قالب .

“الطابعات ثلاثية الأبعاد هي ببساطة آلات يمكنها أخذ نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد وتحويله إلى كائن ثلاثي الأبعاد ملموس عبر التصنيع الإضافي، وتأتي هذه الطابعات بأشكال عديدة، فإنها تحتوي على ثلاثة أجزاء أساسية:

الجزء الاول الطابعة:
بنيت فكرتها على الطابعة ثنائية الابعاد المعروفة والكثيرة الاستعمال، وهى في الغالب تتكون من صندوق أو وعاء أو مقصورة للعمل بها، حيث تقوم الطابعة بتكرار الطبقات بدقة من اعلى الى اسفل او العكس وفق البرمجية او البرمامج كما موضح في الجزء الثانى اى الملف الرقمي، وهذا يعني أنها تحتاج إلى مساحة خالية ونظيفة كافية لبناء الكائن، وهى عادة ما تستخدم النفث او الرش او فوهات أو الليزر لوضع مايتم ضبطه من المواد التى تستخدم في الطباعة وهى الواردة بالجزء الثالث لتتم المعالجته لانشاء كل طبقة وفق البرنامج المعد لانتاج الكائن.
يجب معايرة هذه الأجهزة بعناية شديدة، اذ ان الطابعات ثلاثية الأبعاد الأكثر تقدما تعمل فقط في اماكن ذات مواصفات بيئية معينة أو في درجات حرارة معينة.

الجزء الثانى الملف الرقمي:
يرشد الملف الرقمي الطابعة بالضبط إلى كيفية إنشاء الكائن الثلاثي الأبعاد، ويقوم بذلك عن طريق تقسيم الكائن إلى طبقات ووصف أبعاد كل طبقة بدقة كبيرة.
يمكن تحميل الملف الرقمي النهائي في الطابعة ومشاهدته للانتقال إلى العمل، حيث يمكن للعديد من البرمجيات الحاسوبية إنشاء هذه الملفات.

الجزء الثالث مواد الطباعة:
تقوم الطابعة بتشكيل أو طباعة مواد الطباعة التي تشكل الكائن المطبوع في حين أن الكائنات المطبوعة ثلاثية الأبعاد تصنع عادة من مادة واحدة، ويمكن صنع هذه المادة من العديد من المواد المختلفة، وواحدة من الأكثر شعبية هى بلاستيك ABS، ومع ذلك يمكن للطابعات ثلاثية الأبعاد أيضا استخدام أنواع مختلفة من النايلون والراتنجات، وقد تستخدم طابعات أخرى معادن مثل الفضة أو الذهب، ويستخدم بعضها الاخر مواد خزفية، بينما يستخدم في حالات اخرى العديد من المواد الهجينة التي تجمع المواد البلاستيكية مع مواد أخرى لإضافة المزيد من الخصائص.
لقد مرت الطباعة ثلاثية الأبعاد بعدد من التغييرات على مر السنين، ففي الأيام الأولى كانت الطباعة ثلاثية الأبعاد تستغرق الكثير من الوقت والتكلفة وليست عملية للتطبيقات خارج نطاق الصناعة، ومع ظهور أساليب الطباعة ثلاثية الأبعاد اليوم الأكثر مرونة وفعالية من حيث التكلفة، فهناك مجالات أصبحت فيها الطباعة ثلاثية الأبعاد أداة عملية، ومن الصعب العثور على قطاع بالعديد من دول العالم لم يتأثر بالطباعة ثلاثية الأبعاد. اعتمدت عمليات التصنيع فيها تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد للمساعدة في حل مشاكلها وتحسين الكفاءة، فعندما تستخدم في الإنتاج الضخم تميل الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى أن تكون أرخص من أي طريقة أخرى، وعند استخدامها لإنشاء نماذج أولية يكون هذا هو الخيار الأسرع عادة.

من بين التطبيقات العملية للطباعة ثلاثية الابعاد الاتى:

أ‌) صناعة النماذج: فأول وأكبر تطبيق لتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد هو تطوير النموذج الأولي، ففي الأيام الأولى للطباعة ثلاثية الأبعاد أدرك المصممون والمهندسون أنه يمكنهم توفير الوقت والمال من خلال طباعة النماذج الأولية بدلا من تشكيلها، ففي البداية كان يجب إرسال النموذج الأولي إلى مكتب خاص ما لم تكن الجهة قادرة على شراء إحدى الطابعات القليلة والغالية في ذلك الوقت، ولكن في السنوات القليلة الماضية انخفضت تكاليف الطابعة بشكل كبير في حين زادت جودة الإنتاج إلى مستوى حيث يمكن حتى للطابعات الرخيصة إنتاج أجزاء جيدة بما يكفي للنماذج.

ب‌) صناعة قطع الغيار: وهى واحدة من أكبر مجالات النمو في الطباعة ثلاثية الأبعاد، وأحد أسباب ذلك هو إمكانية طباعة الأجزاء عند الطلب دون الحاجة إلى تخزينها في مخزن بالإضافة إلى ذلك إذا لم يعد يتم تصنيع جزء فيمكن تصميم الاستبدال وطباعته بسهولة إلى حد ما، وذلك مقارنة بعمليات التصنيع الأخرى.

تمر صناعة قطع الغيار بتغير كبير بسبب التصنيع الإضافي اذ يمكن اليوم ببساطة تنزيل تصميم جزء بديل وطباعته على الطابعة ثلاثية الأبعاد في اى مكان.

جـ) نتاج قطع مفيدة: ففى بعض الأحيان لا يحتاج التطبيق العملي بالضرورة إلى أن يكون تطبيقا صناعيا لطلب المستفيد؛ اذ يمكن أن يكون مجرد شيء وظيفي، كمصمم لديه القدرة على إنشاء أي شيء يحتاجه لأي غرض تقريبا، فباستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن تنفيذ هذا التصميم وتحويله إلى كائن فعلي.

د) التطبيقات الاحترافية: وهى أكبر فئة تتعلق باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد اليوم، فبينما تستمر هذه الفئة في النمو هناك بعض المجالات الرئيسية التي شهدت تبنيا واسعا لتكنولوجيات التصنيع المضافة.

هـ) مواد الرعاية الصحية: عادة ما تأتي أكواب العينات منتجة من أنظمة الطباعة ثلاثية الأبعاد، وفي عالم الأطراف الاصطناعية، يتم استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء الأطراف الصناعية المخصصة للهيئات والمتطلبات الفردية.

و) صناعة الاحذية: تقوم شركات متخصصة بتصنيع أحذية مطبوعة ثلاثية الأبعاد حسب الطلب، مع الكثير من خيارات التخصيص، وأكبر العلامات التجارية تدخل في العمل.

ز) صناعة المنازل: تمت طباعة منازل ثلاثية الأبعاد الآن، ولقد طورت احدى الشركات العالمية منزلا يمكن طباعته ورسمه خلال 24 ساعة.

ختاما: النسبة الاكبر من الجهات التي تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد في هذا العام قادرة على اكتساب مزايا تنافسية بما في ذلك تقليل الوقت إلى السوق والمرونة لدعم عمليات الإنتاج القصيرة للزبائن، علاوة على ان نسبة كبيرة من استثماراتهم زات في الطباعة ثلاثية الأبعاد في هذا العام.

يتوقع زيادة الابحاث والدراسات والابتكارات في تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الابعاد من قبل العديد من الجهات العامة والخاصة بالعديد من دول العالم، كل ذلك باستهداف قاعدة عريضة من العديد من الصناعات بما في ذلك الطيران والفضاء والسيارات والسلع الاستهلاكية والتعليم، والمجالات لإلكترونية والكهربائية والرعاية الصحية والتكنولوجيا الفائقة والسلع الصناعية والميكانيكية والمعادن والخدمات.

يتم العمل حثيثا على تسريع تطوير المنتجات الأولوية للجهات التي تعتمد على الطباعة ثلاثية الأبعاد، ويتزايد تقديم المنتجات والخدمات حسب الطلب حيث تعتمد الجهات المصنعة على الطباعة ثلاثية الأبعاد لتبسيط وتنمية التخصيص الشامل لها، ليتم العمل باستراتيجيات المنتج حسب الطلب كما يجد ويعمل المصنعون لان تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن تسهم في زيادة مرونة الإنتاج وزيادة المبيعات وزيادة نمو الإيراداتـ ويرى المصنعون أيضا تسريع تطوير المنتجات كما ونوعا.