الطباعة ثلاثية الأبعاد
ظهرت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في السنوات القليلة الماضية لتحتل مكانة هامة كمشروع مدر للربح بين المشاريع الصغيرة والمتوسطة، وينتشر سؤال، كيف تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد، وما هي حقيقة هذه التقنية التي يبدو إسمها غريباً..؟
هي عبارة عن تقنية تعتمد على صناعة القطع بواسطة تقسيم التصاميم ثلاثية الأبعاد وتصنيفها إلى طبقات صغيرة بواسطة برامج محوسبة استعدادًا لتصنيعها بواسطة الطابعات ثلاثية الأبعاد القائمة على مبدأ طباعة طبقة فوق الأخرى حتى ينتج الشكل النهائي للمجسم، وتتسم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بالسرعة وسهولة الاستخدام وتوفير الوقت والجهد والمال عند مقارنتها بتقنيات التكنولوجيا الأخرى القائمة على مبدأ التصنيع بالإضافة، وتفتح الأفق أمام المطورين في القدرة على إجراء طباعة لأجزاء وتفاصيل متداخلة تتسم بالتعقيد من حيث التركيب، وفي هذا المقال سيتم التعرف على هذه التقنية الحديثة النشأة عن قرب.
إقرأ: تقنيات خطيرة تميز بها مونديال كأس العالم
كيف تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد ؟
تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد على مبدأ بناء المكونات الأولية للمنتج أو نموذجه الأول على شكل طبقات؛ إذ يتم رسم الجزء المراد طباعته بتقنية 3D بواسطة برنامج أوتوكاد مختص يعمل على تقسيم التصميم إلى رسوم محوسبة ليصار إلى التعامل معها على شكل بيانات رقمية..
ثم يأتي دور جهاز الطباعة ليؤدي مهمة تنفيذ الرسوم المحوسبة على شكل مجسمة بكل دقة لكل طبقة، وغالبًا ما يتم استخدام نفث مسحوق الخامة أو النثر لبناء الطبقات، حيث يعتبر نثر المسحوق الخام بمثابة البنية التحتية لأساسات المجسم، ويُلجأ إلى بناء الطبقات المادية للمجسم بتقنية تتشابه مع التقنية المستخدمة لربط الحبيبات والطبقات المادية، ويأتي فيما بعد دور المكبس ليضغط طبقة المسحوق الرئيسية ليتم تثبيتها والرفع فيما بعد، وينتقل الضغط إلى الطبقة الثالية وهكذا حتى ينتهي تشكيل الشكل المطلوب، وبعد نقث القطرات وفقًا للطلب توزع هذه الكميات بشكلٍ منفصل لتترسب فوق طبقة المسحوق بغض النظر عن نوعها كانت معدنية أو خزفية أو حتى لوليمرات؛ فيتحول المحسوق إلى قطاع رقيق وفقًا للشكل المطلوب، ولا بد من بلوغ مرحلة المعالجة الحرارية للتخلص من المسحوق غير المرتبط وكل ما هو غير مرغوب بوجوده؛ وتتم المعالجة الحرارية تحت تأثير درجات حرارة تصل إلى 1000 درجة مئوية لمنح الجسم صلابة ومتانة ضد التلف والكسر.
مكونات الطباعة ثلاثية الأبعاد
- الطابعة ثلاثية الأبعاد، وتتألف من الهيكل الخارجي ومنصة البناء والأجزاء المتحركة وإلكترونيات التحكم والطارد أو ما يعرف بالبثق والفوهة والسخان والمحرك الخطوي، بالإضافة إلى أنبوبة التسخين والمروحة.
- المواد المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد، خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد وتعد بمثابة الحبر، مسحوق الحبيبات.
- برامج الأوتوكاد.
- الماسح الضوئي.
- البلاستيك الحراري والبوليمرات والمعادن والمواد العضوية.
إقرأ أيضاً: مميزات الجيل الخامس 5G
أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد
هنالك العديد من أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد التي تختلف في تقنية عملها، وهذه أشهرها:
-البلمرة الضوئية والتصليد الحراري:
Vat Photo polymerisation، يرتكز هذا النوع في تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على مواد هلامية تتألف من بوليمر ذو حساسية عالية للأشعة فوق البنفسجية، كما يتطلب وجود ليزر من الأشعة فوق البنفسجية لتسليطه فوق سطح البوليمر وفقًا لنمط محدد بشكلٍ عرض للطبقة المرغوب بطباعتها، وبعد أن يعبر الشعاع فوق البوليمر يبدأ الأخير بالتصلب والتجمد فورًا؛ فتكون الطبقة الأولى قد بُنيت ويتم الانتقال فورًا لبناء الطبقة التالية، ومن التقنيات المعتمد على تقنية البلمرة الضوئية والتصليد الحراري هي تقنية Stereolithography.
-الطباعة بالتلين الحراري (Material Extrusion):
تعتمد هذه التقنية على مبدأ إمداد الطابعة بالمادة المراد استخدامها في الطباعة؛ وتكون على شكل مجموعة من الأسلاك والخيوط المتصلة معًا برأس مدبب دقيق ذو فوهة، وتقوم الفوهة بدورها في تسخين مادة الطباعة وإذابتها لتبدأ بالحركة أفقيًا ورأسيا لحين خروج المادة وفقًا للشكل المطلوب، وتبدأ درجة حرارة الفوهة بالانخفاض التدريجي بالتزامنِ مع خروج المادة من الرأس؛ فتتصلب، ومن أكثر التقنيات المستخدمة هي نمذجة التسريب المنصهر المعروف باسم Fused Deposition Modeling.
الطباعة باستخدام بودرة الطباعة (Powder Bed Fusion):
ترتكز هذه التكنولوجيا على البوردة في الطباعة، بحيث يتم تسليط شعاع من الليزر ذو طاقة عالية فوق سطح البودرة بشكلٍ مقطعي عرضي بما يتلائم مع الشكل المنوي طباعته، وبعد الإنتهاء من طباعة الطبقة كاملة فوق سطح هذه البودرة يبدأ دور المصعد الخاص بالطباعة للهبوط بالطبقة للأسفل استعدادًا لتشكيل طبقة جديدة من البودرة وفقًا للطبقة التالية من الشكل، ومن أكثر التقنيات التي تعتمد على الطباعة باستخدام البودرة هي تقنية تلبيد الليزر الإنتقائي.
أنواع أخرى من الطباعة ثلاثية الأبعاد، لكن قليلة الاستخدام:
- الطباعة باستخدام الشرائح Sheet Lamination
- الطباعة باستخدام الطاقة الكهربائية الموجهة Directed Energy Deposition
- الطباعة النقطية Material Jetting
- الطباعة باستخدام المادة اللاصقة Binder Jetting
اقرأ أيضًا: تقنية جديدة من آبل لقياس ضغط دم الإنسان
استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد
إستخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد أصبحت كثيرة ومتنوعها، وهذه أهمها:
- في المتاحف، بحيث يتم الإتيان بنماذج طبق الأصل من التحف التاريخية والأثرية بغية الحفاظ عليها وحمايتها من الضياع.
- الطب، تستخدم كثيرًا في مجال الطب، ومنها صناعة الأدوات الجراحية والإلكترونيات الطبية، ونماذج أجهزة الجسم، والكشف المبكر عن تشوهات الأجنة.
- الخزف والمعادن وتشكيل قوالب الصب.
- إنتاج البضاعة والسلع التجارية.
- التفرقة بين المرشحات الصناعية عن التقليد منها.
- الطباعة العضوية.
- طباعة المركبات.
- الأجهزة التعويضية والأطراف الصناعية في الطب.
تابع أيضاً…
فرص نجاح مشروع الطباعة ثلاثية الأبعاد