ما هي الطباعة ثلاثية الابعاد – استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد 2022
محتوى المقال
التطور التكنولوجي السريع خلال العقود الأخيرة قام بتغيير الكثير من التقنيات البسيطة إلى مستوى عالي لم نكن نتصور أن البشرية ستصل إليه بهذه السرعة، حيث جعل الطباعة البسيطة التي كانت تعتمد على الأوراق والأسطح (2D) إلى تقنية طباعة مجسمة 3D قادرة على تصنيع وتجسيم بنية معقدة بشكل سريع وبدون جهد، وأصبحت تستخدم تقريبا في جميع المجالات حتى في صناعة الأعضاء البشرية!
ما هي الطباعة ثلاثية الابعاد
الطباعة ثلاثية الأبعاد (3D Printer)، والتي تسمى أيضًا التصنيع الإضافي، هي مجموعة من العمليات التي تنتج أجسام عن طريق إضافة مواد في طبقات تتوافق مع المقاطع العرضية المتتالية لنموذج ثلاثي الأبعاد. تعتبر المواد البلاستيكية والسبائك المعدنية أكثر المواد استخدامًا للطباعة ثلاثية الأبعاد، ولكنها يمكن أن تعمل على أي شيء تقريبًا – من الخرسانة إلى الأنسجة الحية.
يمكن أن يشير مصطلح “ما هي الطباعة ثلاثية الابعاد” إلى مجموعة متنوعة من العمليات التي يتم فيها ترسيب المواد أو ربطها أو تسخيرها تحت تحكم الكمبيوتر لإنشاء مجسم ثلاثي الأبعاد.
الطابعة ثلاثية الأبعاد
في الثمانينيات من القرن الماضي، اعتبرت تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد مناسبة فقط لإنتاج نماذج أولية وظيفية أو جمالية، وكان المصطلح الأكثر ملاءمة لتعريف ما هي الطباعة ثلاثية الابعاد في ذلك الوقت هو النماذج الأولية السريعة. التكرار والدقة ونطاق المواد المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد ازدادت من عام 2019م، لدرجة أن بعض عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد أصبحت قابلة للاستعمال كتقنية في الإنتاج الصناعي، حيث أصبح استخدام مصطلح التصنيع الإضافي هو الأجابة الشائعة لسؤال، ما هي الطباعة ثلاثية الابعاد؟
إحدى المزايا الرئيسية للطباعة ثلاثية الأبعاد تتمثل في القدرة على إنتاج أشكال وحتى الأشكال الهندسية المعقدة للغاية التي كان من المستحيل تشكيلها باستخدام بعض الأدوات يدويًا، بما في ذلك الأجزاء الداخلية للمجسمات أو الهياكل المجوفة لتقليل التكلفة والوزن. عملية الترسيب المنصهر، أو FDM، هي أكثر استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد شيوعًا اعتبارًا من عام 2020.
تاريخ الطابعات ثلاثية الأبعاد
وصف رايموند ف. جونز (Raymond F. Jones)، المفهوم العام إلى ما هي الطباعة ثلاثية الابعاد لأول مرة في قصته “أدوات التجارة” التي نُشرت في نوفمبر 1950 من مجلة الخيال العلمي المذهلة. أشار إليها على أنها “رذاذ جزيئي” في تلك القصة، لكنها كانت مجرد وصف من دون تقديم أي نموذج أولي.
في عام 1971، حصل يوهانس إف جوتوالد (Johannes F Gottwald)، على براءة اختراع لجهاز تشكيل بالمعدن السائل، وهو جهاز حقن مستمر للمعدن المنصهر لتشكيل جسم قابل للإزالة على سطح قابل لإعادة الاستخدام الفوري، وتتم إعادة تدويره للطباعة مرة أخرى عن طريق إعادة الصهر. يبدو أن هذه كانت أول براءة اختراع تصف ما هي الطباعة ثلاثية الابعاد بنماذج أولية سريعة وتصنيع الأجسام عند الطلب.
أقرأ: الفرق بين طابعات الحبر والليزر
في عام 2012، طور فيلابوت (Filabot) نظامًا لإغلاق الحلقة بالبلاستيك ويسمح لأي طابعة FDM أو FFF ثلاثية الأبعاد للطباعة بمجموعة أكبر من البلاستيك.
في عام 2014، أظهر بنيامين س.كوك (Benjamin S. Cook)، وتينت زيريس (Manos M. Tentzeris) أول منصة تصنيع للإلكترونيات المطبوعة متعددة المواد ومتكاملة رأسياً (VIPRE) والتي أتاحت استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد للإلكترونيات التي تعمل حتى 40 جيجا هرتز.
استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد
بعد أن تعرفنا على ما هي الطباعة ثلاثية الابعاد، بقي أن نعرف في وقتنا الحالي لا يمكن عمل أجزاء لمرة واحدة بكفاءة، وإنشاء أشكال هندسية معقدة للغاية إلا من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد، والتي تستخدم في المجالات لتالية:
الفن والتمثيل
استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد لايقتصر في الامور التقنية الصناعية فقط، بل لطالما استخدمت الطباعة ثلاثية الأبعاد في الفن لإنشاء نماذج أولية للمساعدات البصرية، ونماذج بالحجم الطبيعي قابل للتجميع في أي مكان، ونماذج العروض التقديمية.
أجزاء خفيفة الوزن
كفاءة الوقود وخفض الانبعاثات تؤدي إلى زيادة الحاجة إلى تصنيع أجزاء خفيفة الوزن من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد في تطبيقات الفضاء والسيارات، كعمل شركة ايرباص على صب بعض أجزاء الطائرات الناتجة من استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد لتكوين مركبات اخف وزناً.
تحسين وظائف المنتجات
تزيل الطباعة ثلاثية الأبعاد العديد من القيود التي تفرضها عمليات التصنيع التقليدية التي تمنع المهندسين من التصميم حقًا لتحقيق الأداء الأمثل.
قد يملك المهندسون والخبراء الكثير من الحلول لتحسين بعض المنتجات لكن عمليات التصنيع التقليدية تكون عائق أمام الكثير من هذه الحلول لكن مع توسع استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد اصبح بإمكان المهندسين تحويل أي نموذج تخيلي موجود في الكمبيوتر إلى نموذج واقعي يمكن لمسة واختباره وتطويره.
اقرأ: ما هو الهوليغرام
عمليات الزراعة الطبية المخصصة
لتحقيق الاندماج العظمي، يستخدم المصنعون الطباعة ثلاثية الأبعاد للتحكم بدقة الأسطح لتقليد بنية العظام الحقيقية بشكل أفضل.
من أهم استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد هو في الهندسة الطبية لمساعدة من يعانون من تشوهات وراثية او تشوهات مكتسبة بسبب حادث ما. يتم استخدام مادة التيتانيوم وتشكيلها باستخدام الطابعات لتكوين أي جزء من العظام حتى عظام الرأس الحساسة مثل، تشكيل جزء من عظام الجمجمة لمن يعاني من ثقب او تلف في الجمجمة. كذلك تشكيل بعض الاعظاء الداخلية للجسم، والأوتار.
