الطباعة ثلاثية الأبعاد.. ما دورها في صناعة المستقبل

نيرودا الحسين
الطباعة ثلاثية الأبعاد هي تقنية متقدمة تسمح للمستخدمين بإنشاء أجسام ثلاثية الأبعاد بسرعة ودقة باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد، وتستخدم هذه التقنية في مختلف المجالات مثل التصميم الصناعي والهندسة المعمارية والطب والأزياء والفنون. الطباعة ثلاثية الأبعاد تعتمد على تحويل تصميم ثلاثي الأبعاد إلى ملف يمكن قراءته من قبل طابعة ثلاثية الأبعاد، ثم يتم طباعة الجسم طبقة تلو الأخرى، حتى يتم إنشاء الجسم النهائي بالكامل. إذا ما هو تاريخ عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد وأهميتها وتطبيقاتها المختلفة، بالإضافة إلى أهم التقنيات المستخدمة فيها، وما تأثيرها في العالم العربي، وأخيرا نلقي نظرة على مستقبل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد وما يمكن أن تحمله من فرص وتحديات جديدة.
تاريخ هذه تقنية أصول تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد تعود إلى ثمانينيات القرن الماضي، حيث كانت تستخدم في المقام الأول في صناعة النماذج الصغيرة المستخدمة في الهندسة، ولكن في السنوات الأخيرة، تطورت هذه التقنية بشكل كبير، وأصبحت متاحة للجميع، حيث يمكن الآن لأي شخص إنشاء أجسام ثلاثية الأبعاد بسهولة باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد، ومن أهم التحولات في تاريخ تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. عام 1984، أول تقنية طباعة ثلاثة الأبعاد حاصلة على براءة اختراع. عام 1987، أول طابعة ثلاثية الأبعاد متاحة تجاريا. عام 1999، بدأ البحث في التطبيقات الطبية للتقنية. عام 2002، طباعة كلية مصغرة ثلاثية الأبعاد قادرة على تصفية الدم. عام 2005، إطلاق مشروع “RepRap” المبادرة مفتوحة المصدر لتصنيع طابعة ثلاثية الأبعاد يمكنها طباعة العديد من المنتجات الأساسية. عام 2006، أول طابعة ثلاثية الأبعاد تجارية تعمل بتقنية التلبيد الانتقائي بالليزر. عام 2008، أول ساق وظيفية مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. عام 2011، إنشاء أول طائرة مطبوعة ثلاثية الأبعاد في العالم. عام 2014، إطلاق شركة “أمازون” متجر طباعة ثلاثية الأبعاد خاص بها. عام 2015، تأسيس شركة “Desktop Metal” وإطلاقها أول طابعة ثلاثية الأبعاد صديقة للمكاتب. عام 2016، تصنيع “OLLIE”، أول حافلة صغيرة ذاتية القيادة مطبوعة ثلاثية الأبعاد. عام 2017، أول جسر مطبوع ثلاثي الأبعاد في العالم. عام 2018، أول قرنية بشرية مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. عام 2019، أول قلب بأنسجة بشرية مطبوع ثلاثي الأبعاد في العالم. عام 2020، دعم مكافحة جائحة “كوفيد-19” من خلال طباعة أقنعة ومسحات أنف ثلاثية الأبعاد.
أنواع التقنيات المستخدمة تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد تتضمن العديد من الأساليب والتقنيات المختلفة، وتختلف هذه التقنيات في الطريقة التي يتم بها إنشاء النماذج ثلاثية الأبعاد، والمواد التي يتم استخدامها في هذه العملية، ومن بين أنواع تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد المهمة. الطباعة المجسمة الطباعة المجسمة هي أول نوع لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتتفوق الطابعات من هذا النوع في إنتاج أجزاء ذات مستويات عالية من التفاصيل من خلال استخدام لليزر الأشعة فوق البنفسجية، وتستخدم في نطاق واسع في الصناعة الطبية. التلبيد الانتقائي بالليزر التلبيد الانتقائي بالليزر تقنية قائمة على ذوبان مساحيق نايلون إلى بلاستيك صلب، وتكون الأجزاء المصنوعة من هذه التقنية متينة ومناسبة للاختبارات الوظيفية، حيث تُستخدم عادة لتصنيع النماذج الأولية للتصاميم. PolyJet عملية “PolyJet” تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد قائمة على البلاستيك أيضا، لكنها قادرة على طباعة أجزاء ذات خصائص متعددة مثل الألوان ومواد الطباعة، وعادة تُستخدم عند طباعة أجزاء مرنة. المعالجة الرقمية للضوء المعالجة الرقمية للضوء، تقنية شبيهة بالطباعة المجسمة من حيث معالجتها لمواد الطباعة باستخدام الضوء، لكن هنا التقنية تستفيد من شاشة عرض ضوء رقمي أثناء الطباعة، وتتميز بإنتاجيتها العالية ما تجعلها مناسبة لعمليات الإنتاج منخفضة الحجم للأجزاء البلاستيكية. Multi Jet Fusion على غرار تقنية التلبيد الانتقائي بالليزر، تطبع تقنية “Multi Jet Fusion” أيضا الأجزاء من مسحوق النايلون، لكن عوضا عن استخدام الليزر هنا يتم استخدام ما يشبه مصفوفة نافثة للحبر تقوم بصهر المسحوق، وتتميز بوقت طباعة قليل ما يؤدي إلى انخفاض تكاليف الإنتاج. نمذجة الترسيب المنصهر نمذجة الترسيب المنصهر، تقنية تعمل عن طريق قذف خيوط بلاستيكية طبقة تلو الأخرى، وتعتبر طريقة فعالة من حيث التكلفة وسريعة لإنتاج النماذج الفيزيائية، لكنها محدودة من ناحية دقة الطباعة. تلبيد المعادن بالليزر المباشر تقنية تلبيد المعادن بالليزر المباشر تفتح إمكانيات جديدة لتصميم أجزاء معدنية، وتتميز بأنها قادرة على إنشاء مكونات معدنية ذات هندسة معقدة، ما يجعلها مناسبة للتطبيقات الطبية التي يجب أن تحاكي تصميم عضو حيوي ما بدقة عالية. ذوبان شعاع الإلكترون ذوبان شعاع الإلكترون، تقنية تستخدم حزمة إلكترون يمكن التحكم بها من خلال ملفات كهرومغناطيسية، وذلك لإذابة مسحوق المعدن، كما توفر إمكانية تحديد درجة حرارة تسخين مادة الطباعة المستخدمة.