الطباعة ثلاثية الأبعاد.. تطبيقات واسعة وانتشار مقصور على الغرب

تشهد الأوساط الإعلامية المتخصصة مؤخراً اهتماماً ملحوظاً بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ومجالات استخدامها، ونلقي في هذا التقرير نظرة شاملة توضح لنا الخط الزمني لهذه التقنية الثورية.

“ما الحل إذا فشلت بعثة ما إلى الفضاء بسبب إنكسار أو ضياع أحد المعدات البسيطة؟!” هذا سؤال من عشرات الأسئلة التي عجلت بصنع الطابعات ثلاثية الأبعاد حيث الحل البسيط للحصول على “مفك براغي” أو صمامات بمقاسات معينة بشكل سريع.

وتقوم فكرة الطباعة ثلاثية الأبعاد (3D Printing) على استخدام مواد مثل البلاستيك المنصهر أو الراتنج السائل والأشعة فوق البنفسجية لإنشاء مجسمات قابلة للاستخدام العادي.

مجالات متعددة

ودخلت الطباعة ثلاثية الأبعاد في مجالات مثل صناعة الإكسسوارات ولعب الأطفال وبعض قطع غيار السيارات كذلك تم استخدامها لصنع الأطراف الصناعية الطبية، وقريباً ستحول تلك الطباعة الشخصيات الكارتونية وشخصيات ألعاب الفيديو لشخصيات واقعية.

وأبتكر علماء الحاسب في جامعة هارفارد برنامجاً لمسح الشخصيات الكارتونية وشخصيات ألعاب الفيديو بحيث يتم تحديد مواقع دقيقة لمفاصل وأطراف تلك الشخصيات قبل تحويل النتائج إلى طابعة ثلاثية الأبعاد للحصول على مجسم لتلك الشخصية.

طريقة العمل

وتعمل طابعات المجسمات ثلاثية الأبعاد بعد استلام نتائج المسح ثلاثي الأبعاد للمجسم المطلوب طباعته على ضخ المواد مثل البلاستيك والراتنج وحتى الخشب في طبقات أفقية ثم تترك لتبرد وتتصلب ويتم بعد ذلك تجفيفها باستخدام الأشعة فوق البنفسجية.

ويتم تقسيم المجسم إلى عدة شرائح بحيث يتم صنع شريحة مفردة في المرة الواحدة قبل أن يتم تجميع تلك الشرائح في طبقات على صفيحة قاعدية حتى يخرج المجسم في شكله النهائي للمستخدم.

وتختلف تكلفة عملية الطبع الواحدة حسب حجم المجسم المطلوب طبعه وقدر استهلاكه للمواد الأساسية كالبلاستيك أو الراتينج، وهي المواد التي تم البدء في توفيرها بشكل تجاري بأسعار تبدأ من 50 و100 دولار للكيلو جرام الواحد.

التحديات أمام الانتشار

وبدأت فكرة استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد لطبع أشياء معدة حسب الطلب تلقى رواجا واسعا بين عموم المستهلكين في العالم، خاصة أن تقنية الطباعة تلك أعطت الحرية للمستهلك لإختيار ما يريده وتحويله لشيء ملموس يمكن استخدامه.

وطرحت شركة Portabee طابعة تعد هي الأرخص من نوعها في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد وذلك مقابل 480 دولار أمريكي فقط، وهو الأمر الذي قد يزيد من انتشار تلك النوعية من الطابعات بين المستهلكين العاديين.

ومع ذلك يبقى أمام تلك التقنية عدد من التحديات مثل صعوبة عملية المسح ثلاثي الأبعاد للمجسمات المعقدة والتي تحتاج للإهتمام بأدق التفاصيل من أجل خروج مجسم متماسك وغير مشوه وتحدي أخر مثل قلة جودة بعض المجسمات وهشاشتها مما لا يجعلها عملية أو مناسبة للاستهلاك على المدى الطويل.

وعلى الرغم من وجود طابعات ثلاثية الأبعاد جديدة -مثل تلك التي أنتجتها شركة 3D systems– تعمل من خلال تطبيق خاص يمكن تحميله على الهواتف المتنقلة، واستخدامه لطباعة المجسمات المرغوبة ومتوافره مقابل سعر معقول هو 1300 دولار، إلا أن هناك مشاكل أخرى تواجه تلك النوعية من الطباعة.

ومن المشاكل الأخرى التي تواجه الطباعة ثلاثية الأبعاد حتى الآن هي إرتفاع نسبة فشل عملية الطبع سواء بسبب سقوط المجسم من على الصفيحة القاعدية المثبت عليها أثناء تكوين الطبقات بخلاف طول عملية الحصول على مجسم واحد عبر الطابعات رخيصة الثمن نسبياً والتي بدأت في غزو الأسواق.

تجارب عملية

ومن أجل تجربة تلك التقنية ومدى فعاليتها قامت شبكة ناشيونال جيوجرافيك بالتعاون مع شركة Z Corporation المصنعة لأحد تلك الطابعات ثلاثية الأبعاد بصناعة “مفك براغي” بعد مسحه باستخدام ماسح ثلاثي الأبعاد يعمل بالأشعة فوق الحمراء وتقوم فكرته على نفس فكرة جهاز “كينكت” الخاص بمايكروسوفت.

ونجحت التجربة في صنع “مفك براغي” صلب قادر على فك وتثبيت “البراغي”، إلا ان اللافت للنظر هو تعدد المراحل اللازمة لصنع هذا “المفك” بداية من مسحه أولاً ثم وضعه على الطابعة ثم الانتظار لخروج المجسم ووضعه في فرن خاص -عامل بالأشعة فوق البنفسجية- من أجل ضمان صلابته.

[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=hk8u5CefYsc[/youtube]

ويأمل القائمون على صناعة الطابعات ثلاثية الأبعاد في التغلب على كل تلك التحديد في المستقبل القريب خاصة أن التطبيقات القائمة على مثل تلك الطابعات متعددة ولا يمكن التبنؤ بها، فهي متروكة لخيال المطورين والمصممين.

وأعطى مختبر هارفارد للروبوتات الصغيرة للمهتمين بالطباعة ثلاثية الأبعاد لمحة عن التطبيقات التي تنتظرنا عند تطوير مثل هذه الصناعة، حيث تم تطوير طابعات هجينة داخل المختبر تجمع بين الطباعة ثلاثية الأبعاد وصناعة الدوائر الكهربائية والتصنيع فائق الحساسية للمكونات الدقيقة وذلك من أجل الخروج النهوض بعملية صناعة الروبوتات.

وواجه مختبر الجامعة الأمريكية الشهيرة مشكلة بسيطة استلزمت تدخلاً يدوياً وهو الحاجة لتزويد الروبوتات الناتجة عن تلك الطابعات بالرقائق والبطاريات يدوياً.

كما قام بعض المصممون بصنع وتجربة أول طائرة مصنوعة عبر الطباعة ثلاثية الأبعاد، وهي الطائرة التي قامت بالطيران بنجاح لمدة عشر دقائق تقريباً، ويوضح الفيديو التالي مرحلة صنع وتجربة تلك الطائرة..

[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=kRDg4UB9Ajg&feature=share&list=PLE4875EDA5D227B9B[/youtube]

ويعد من أكثر التطبيقات المبهرة للطباعة ثلاثية الأبعاد هو نموذج “البيت المفعم بالمناظر” الذي تم تكوينه على شكل رقم 8 مائل، ويتكون هذا البيت من مواد يتم تصنيعها باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد تدعى D-Shape بحيث تقوم بعملية معالجة للمجسمات التي أبتكرها المهندس المعماري الألماني “يانياب رويسنار” عبر الإستعانة بالرمال ومواد دمج خاصة تسمح بإنشاء هيكل البيت بقوة ومتانة تضاهي قوة الأسمنت.

إهتمام غربي

ومن أبرز الدلائل على أهمية الطباعة ثلاثية الأبعاد مستقبلاً هو عمل شركات عملاقة مثل بوينج للطائرات وجنرال إليكتريك وفورد وسامسونج وكانون على تطوير تلك التقنية التي وصفتها لجنة خبراء التقنية الاستشارية للرئيس الأمريكي باراك أوباما بأنها أحد أبرز النزعات التكنولوجية الرائجة في المستقبل.

وبخلاف اهتمام الولايات المتحدة بتلك الطباعة فقد دخلت الصين كقوة صناعية كبرى في خطط جادة للاستثمار في تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد المخترعة محليا وذلك من أجل زيادة قوتها الإنتاجية.

ويبقى السؤال الحالي هو “ما الذي تخبئه لنا الأيام القادمة في مجال الطابعات ثلاثية الأبعاد.. وهل سيكون للعرب يداً في تطور هذا المجال واستخداماته ام سيبقى مقصوراً على الغرب؟!”