ما هي وظيفة الطباعة ثلاثية الأبعاد، وما مستقبل الطباعة ثلاثية الأبعاد، وأهم استخداماتها في مختلف المجالات.
ما هي وظيفة الطباعة ثلاثية الأبعاد؟
الطابعة ثلاثية الأبعاد هي آلة يمكنها تحويل الملفات الرقمية إلى كائنات حقيقية، مما يفتح مجالًا جديدًا تمامًا من الاحتمالات. مثل النماذج الأولية السريعة، وإنتاج الدفعات الصغيرة، والبحث والتطوير، والتطبيقات الطبية، والمرح والترفيه… تعد الطابعات ثلاثية الأبعاد أداة مفيدة بشكل لا يصدق في مجموعة واسعة من الصناعات – وحتى في المنزل.
باستخدامه يمكنك طباعة أي شيء تقريبًا. مثل العناصر الوظيفية والأشكال والتنميط والقوالب واللوازم التعليمية والترفيهية للعناصر الممسوحة ضوئيًا ثلاثية الأبعاد والأدوات المنزلية وألعاب الطاولة والديكورات وحتى الأجزاء المعدنية والطعام! هناك أنواع مختلفة من الطابعات ثلاثية الأبعاد ولا يستطيع أي منها القيام بكل شيء. ومع ذلك، فإن بعض النماذج أكثر عالمية من غيرها – وخاصة الطابعات ثلاثية الأبعاد ذات الخيوط المنصهرة (الطباعة ثلاثية الأبعاد التي تستخدم خيوط مستمرة من مادة لدنة بالحرارة) وأجهزة الطباعة الحجرية المجسمة، وهي بالضبط تلك التي صنعتها شركة Prusa Research.
الطباعة ثلاثية الأبعاد في الطب
واستخداماتها غير محدودة، خاصة مع تطور الطابعات لتصبح أكثر شخصية، مثل (Cubify – Formlabs)، مما يسمح للشركات الصغيرة بخلق آفاق أكبر لتطبيقاتها. على العموم أكتب لكم في عالم التكنولوجيا التي تهتم بالطب والصحة، فتابعت عدداً من التجارب لاستخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد في هذا المجال.
1- طباعة الغضروف المفصلي :
تمكن أحد العلماء في معهد ويك فورست للطب التجديدي من إنشاء طابعة ثلاثية الأبعاد مزدوجة الوظيفة يمكنها إنشاء غضروف صناعي ببنية مشابهة للغضروف البيولوجي. وقد تم اختباره ويبدو أن النتائج الأولية واعدة.
2- طباعة الشرايين والأوعية الدموية :
بالتعاون بين علماء من جامعة بنسلفانيا ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، تمكن العلماء من تطوير ما يشبه الأوعية الدموية باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد عن طريق استخدام السكر لصنع قوالب يتم ضخ فيها خلايا تحتوي على مادة هلامية حتى تصبح متماسكة بشكل جيد. ثم يقومون بإزالة السكر من القالب فيتكون على شكل شبكة من الأوعية. هنا يمكنك العثور على فيديو من جامعة بنسلفانيا يشرح هذه التقنية
تكنولوجيا مثل هذه ستكون مفيدة في مجالات الطب التجديدي وجراحة الأوعية الدموية.
3- تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد في مجال جراحة العظام:
في عملية جراحية لامرأة كانت تعاني من التهاب في عظم الفك السفلي مما أدى إلى استئصاله واستبداله بقالب مزود بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد المصنوعة من التيتانيوم والسيراميك الحيوي لتقليل فرص رفض الجسم له. وأكمل الفريق الطبي العملية الجراحية للمرأة، وتمكنت من تحريك فكها في اليوم التالي للعملية. والجميل في الأمر أن طباعة الفك لم تستغرق أكثر من ساعات.
مهام الطباعة ثلاثية الأبعاد
- التعامل مع المواد المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد
- صيانة الطابعات ثلاثية الأبعاد وحل كافة المشاكل التقنية التي قد تحدث
- استخدام برامج التصميم بمساعدة الكمبيوتر، والمعروفة باسم CAD، وتسمى الترجمة بمساعدة الكمبيوتر
- الإشراف على عمليات الطباعة
- اقترح منتجات يمكن تصنيعها باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد
- تقييم رغبات وطلبات العملاء للتأكد من مطابقتها لمواصفات الطباعة ثلاثية الأبعاد
- توفير المدخلات والعوامل التي تساعد على تسهيل وإدارة عملية الطباعة
- تنظيف الطابعات ثلاثية الأبعاد
- العمل مباشرة مع فريق إدارة الإنتاج لتطوير عملية الإنتاج
- المساعدة في عمليات التصميم
- طباعة موديلات مختلفة
مميزات الطباعة ثلاثية الأبعاد؟
هناك عدة مميزات لصنع الأشياء باستخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد، أهمها:
المرونة
أتاحت تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد إمكانية إنشاء أشياء يصعب تصنيعها باستخدام الطرق والمعدات التقليدية. على سبيل المثال، الدقة التي تعمل بها هذه التقنية مكنتها من إنشاء نماذج تحتوي على تفاصيل دقيقة يستحيل تنفيذها بالطرق والآلات الصناعية العادية.
آلات المصنع العادية يصعب تعديلها في أدائها وتفاصيل تنفيذها للأشكال. إن أي تعديل على شكل المنتج المصنع يحتاج إلى تعديلات على الآلات نفسها، وهذا أمر مكلف ولا يمكن إنجازه بسهولة.
أما بالنسبة لتصاميم الأشكال ثلاثية الأبعاد فهي سهلة التعديل والتغيير. وهذا يعني أنه إذا كنت تريد تعديل الشكل الذي تريد طباعته في أي وقت، فيمكنك القيام بذلك بسهولة وسرعة ودون تعقيدات، حيث أن التعديل هنا سيتم فقط على التصميم وليس الطابعة.
- فرص لإنتاج منتجات جديدة
يمكن استخدام مجموعة متنوعة من المواد لصنع الأشياء من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد. وبعض هذه المواد يصعب وأحياناً يستحيل استخدامها في الصناعة باستخدام طرق أخرى.
على سبيل المثال، يمكن للطابعات ثلاثية الأبعاد استخدام المواد التالية لطباعة الكائنات: - بلاستيك.
- المعادن.
- المكونات الغذائية.
- الخلايا الحية.
وتتطلب المواد الثلاث الأولى آلات عملاقة وشروطًا محددة لتتمكن من تصنيع منتجات تعتمد عليها بالطرق العادية. وهذا ما يحدد تصميمات المنتجات التي يمكن تصنيعها من هذه المواد. أما الخلايا الحية فمن المستحيل استخدامها في الصناعة بالطرق التقليدية.
أما بالنسبة لاستخدام هذه المواد ذاتها في الطابعة ثلاثية الأبعاد فيمكن إنجازها بسهولة وفي أي وقت ولا تتطلب شروطاً محددة. وهذا يزيل القيود المفروضة على الإبداع من أذهان مصممي المنتجات ويمنحهم الحرية في تصميمها، مما يؤدي إلى ظهور منتجات جديدة.
- يكلف
يعد صنع الأشياء من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد رخيصًا نسبيًا بأكثر من طريقة. في حين أن الآلات التقليدية تتطلب كميات هائلة من الوقود والكهرباء لتشغيلها، فإن الطابعات ثلاثية الأبعاد تحتاج فقط إلى كمية معينة من الكهرباء، أقل بكثير مما تحتاجه هذه الآلات لإنتاج المنتجات.
كما أن طرق التصنيع التقليدية تهدر كميات كبيرة من المواد. وهذا لا يحدث مع الصناعة من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد، حيث تستخدم الطابعات التي تعمل بهذه الطريقة كميات المواد التي تحتاجها لتنفيذ تصميمات المنتجات بدقة وعند الحاجة فقط.
وأخيرًا، لا تتطلب الطباعة ثلاثية الأبعاد وجود العنصر البشري لمراقبة عمليات تصميم المنتج أو التدخل فيها بأي طريقة أخرى. إن وجود العنصر البشري في صناعة المنتجات من شأنه أن يزيد من تكلفة المنتجات وبالتالي القضاء عليه يقلل منها. - سرعة
يعد صنع الأشياء باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد أسرع من تلك التي تتم بالطرق التقليدية الأخرى. على سبيل المثال، استخدام المكونات الغذائية في الطباعة مكنها من صنع الأطعمة الجاهزة للأكل خلال ثواني.
هناك جانب آخر مخفي لسرعة الطباعة ثلاثية الأبعاد مقارنة بالتصنيع التقليدي، وهو إمكانية إنشاء نماذج أولية سريعة.
يحتاج أي منتج إلى نموذج أولي، أو ما يعرف بالنموذج الأولي، والذي على أساسه يتم تصميم الآلات الصناعية لتكون قادرة على تصنيعه. عادةً ما يستغرق إنشاء نموذج أولي وقتًا طويلاً لأنه قد يتم إجراؤه يدويًا.
أما تصميم النماذج الأولية من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد فهو أسرع لأنه يتم من خلال طابعات آلية تنفذه خلال دقائق.