الطباعة ثلاثية الأبعاد

الطباعة ثلاثية الأبعاد.. ثورة عالمية (1-2)

تُعتبر الطباعة ثلاثية الأبعاد إحدى تقنيات التصنيع عن طريق تقسيم التصاميم ثلاثية الأبعاد لها إلى طبقات صغيرة للغاية، باستخدام برامج الحاسوبية، ومن ثم يتم تصنيعها باستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد؛ عن طريق طباعة طبقة فوق الأخرى حتى يتكوّن الشكل النهائي.

تُستخدم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لبناء أجزاء المنتج أو النموذج الأول في شكل طبقات؛ حيث يتم رسم الجزء المطلوب بمساعدة برنامج أوتوكاد، ثم يُقسم التصميم إلى رسوم محوسبة يتحوّل كل شكل منها إلى بيانات رقمية، ثم يقوم جهاز الطباعة بتنفيذها مجسمة من المادة المختارة بالتفاصيل.

نظرة عامة حول تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد

يشار إلى أن الطباعة ثلاثية الأبعاد (تصنيعات مضافة Additive Manufacturing AM)؛ حيث ينشئ المرء تصميمًا لشيء ما باستخدام البرمجيات، ثم تتولى الطابعة ثلاثية الأبعاد إنشاء هذا الشيء عن طريق إضافة طبقة فوق طبقة من المواد؛ حتى يتم تشكيله بالفعل. ويمكن صنع الشيء باستخدام عدد من مواد الطباعة بما في ذلك المواد البلاستيكية، والمساحيق، والخيوط، والأوراق.

هناك عدد من تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد؛ حيث توفّر هذه المقالة نظرة عامة على هذه التقنيات.

الطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية الاستيريوليثوجرافي (SLA)

تستخدم هذه التقنية البلاستيك السائل كمادته المصدرية، ويتحوّل هذا البلاستيك السائل إلى كائن ثلاثي الأبعاد، بواسطة طبقة تلو الأخرى.

يتم وضع مادة الراتنج السائلة في وعاء ذي قاع شفاف، ويتبع ليزر الأشعة فوق البنفسجية نمطًا على الراتنج السائل من أسفل الوعاء لعلاج وتصلُب طبقة من هذا الراتينج، ويتم سحب الهيكل المتصلب تدريجيًا من خلال منصة رفع، بينما يشكل الليزر نمطًا مختلفًا لكل طبقة لإنشاء الشكل المطلوب للكائن ثلاثي الأبعاد.

عرض المعالجة الرقمية للضوء DLP

إن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد DLP تشبه إلى حد كبير تقنية الاستيريوليثوجرافي؛ لكنها تختلف في أنها تستخدم كمصدر إضاءة مختلف، وتستخدم لوحة عرض بلورية سائلة.

تلجأ هذه التكنولوجيا لمصادر إضاءة تقليدية أكثر، كما يتم التحكم في الضوء باستخدام المرايا المصغرّة للتحكم في وقوع الضوء على سطح الكائن المطبوع.

على صعيد آخر تعمل لوحة العرض البلورية السائلة كقناع ضوئي. وتسمح هذه الآلية بإسقاط كمية كبيرة من الضوء على السطح؛ ما يسمح للراتنج بالتصلُب أسرع.

النمذجة بالترسيب المنصهر (FDM)

مع هذه التقنية يمكن بناء الأجسام باستخدام مواد لدائن حرارية، يتم إنشاء الكائن عن طريق تسخين خيوط بالحرارة إلى درجة انصهارها، وبثق اللدائن الحرارية طبقة تلو الأخرى. يمكن استخدام تقنيات خاصة لإنشاء هياكل معقدة؛ حيث يمكن للطابعة أن تقوم ببثق مادة ثانية، لتعمل كمادة دعم للكائن الذي يتم تشكيله أثناء عملية الطباعة.

تلبيد الليزر الانتقائي (SLS)

تتفق هذه التقنية مع تقنية الاستيريوليثوجرافي؛ إلا أن تلبيد الليزر الانتقائي يستخدم المواد المسحوقة التي يتم وضعها في وعاء. ويتم وضع طبقة من المواد المسحوقة أعلى الطبقة السابقة باستخدام أسطوانة، ثم يتم تلبيد المادة المسحوقة بالليزر؛ وفقًا لنمط معين لبناء الكائن المراد تأسيسه.

ومن الممكن أن يتم استخدام جزء المادة المسحوقة غير الملبد؛ لتوفير بنية الدعم، ويمكن إزالة هذه المواد بعد تكوين الكائن لإعادة استخدامها، الأمر الذي يُعتبر مثيرًا للاهتمام بدرجة كبيرة.

عملية تلبيد الليزر الانتقائية

• انصهار الليزر الانتقائي (SLM)

تشبه عملية انصهار الليزر الانتقائي SLM عملية تلبيد الليزر الانتقائي SLS؛ لكن على عكس الأخيرة التى يتم فيها تلبيد المواد المسحوقة، فإن عملية SLM تتضمن انصهار المادة المسحوقة بالكامل.

• صهر شعاع الإلكترون (EBM)

تشبه هذه التكنولوجيا، أيضًا، انصهار الليزر الانتقائي SLM؛ لكنها تستخدم شعاع الإلكترون بدلًا من الليزر القوى، الذي من شأنه أن يذيب المسحوق المعدني تمامًا؛ لتشكيل الكائن المطلوب، علمًا بأن تلك العملية تكون أبطأ وأكثر تكلفة من انصهار الليزر الانتقائي SLM بالإضافة إلى وجود قيود أكثر على المواد المتاحة.

• صناعة الكائنات المغلفة (LOM)

يعتبر هذا النظام بمثابة نمذجة سريعة. يتم في هذه العملية دمج طبقات المواد المطلية بمادة لاصقة بالحرارة والضغط، ثم تقطع باستخدام قاطع ليزر أو سكين إلى أشكال محددة، ويتم وضع غشاء من الطبقة المطلية بالمادة اللاصقة على الطبقة السابقة، ثم تقوم الأسطوانة الساخنة بتسخين المادة اللاصقة بين الطبقات _التي يمكن ان تكون مصنوعة من الورق أو البلاستيك أو صفائح رقيقة_ للزقها.

ومن المحتمل أن تشتمل العملية على خطوات ما بعد المعالجة التي تتضمن الآلات والحفر، وتعتبر هذه طريقة سريعة وغير مكلفة للطباعة ثلاثية الأبعاد، علمًا بأنه مع استخدام عملية الالتصاق لن تكون هماك عملية كيميائية ضرورية، كما يمكن تصنيع أجزاء كبيرة نسبيًا.

الطباعة ثلاثية الأبعاد

النهج المدعوم من المجتمع الرقمي

لأسباب عدّة لم تحقّق الطباعة ثلاثيّة الأبعاد انتشارًا واسعًا بعد، والسبب الرئيسي هو عدم دراية المهندسين والمصمّمين بها؛ لذلك ليس من السهل عليهم فهم أيّ توليفة من عمليّة وآلة ومادّة يستخدمون لطباعة مكوّن معيّن. كما توفر المكوّنات الصناعيّة المعدّة للاستخدام النهائي وقت المصنّعين الثمين وأموالهم.

من جهته يعمل المعهد الأوروبي للابتكار والتكنولوجيا على مشروع مدعوم من المجتمع الرقمي، ويهدف إلى تغيير الطباعة ثلاثية الأبعاد.

ويعتبر نظام “دعم أتمتة التصنيع الجمعي” نشاطًا مدعومًا من المجتمع الرقمي في المعهد الأوروبي للابتكار والتكنولوجيا، ويُعد جزءًا من مبادرة أوديب ذات الأثر الكبير، وهو بمثابة تغيير للّعبة، فيجعلها أسهل وأسرع لرجال الأعمال؛ كي ينتقلوا من التصنيع التقليدي إلى التصنيع الجمعي.

يشترك في هذا النظام كل من: جامعة آلتو، وشركة سمينز، وشركة ديسك آرتس، في إطار السعي لإنشاء قاعدة بيانات حديثة ذات صلة بطباعة مكوّنات الاستخدام النهائي ثلاثيّة الأبعاد. وتحتوي هذه القاعدة على بيانات شاملة عن الآلات والموادّ والخصائص الميكانيكية ومستويات الدقّة المطلوبة لطباعة مكوّن معيّن، كما تدرج لائحة بخطوات ما بعد المعالجة وعوامل أخرى، ثم تقدّم هذه المعلومات وارتباطاتها النظريّة لشركة “سيمنز”؛ لإنشاء رسوم بيانيّة معرفيّة لربط هذه البيانات مع بعضها منطقيّا.

والنتيجة هي “توصيف للتصنيع الجمعي” متّخذا شكل إضافة لبرنامج، وهو ملحق يمكن لشركة “ديسك آرتس” دمجه وتسويقه كامتداد لبرنامجها الخبير الخاصّ بالبيانات ثلاثيّة الأبعاد.

سهولة الاستخدام

إنّ استخدام الحلّ المدعوم من المجتمع الرقمي في المعهد الأوروبي للابتكار والتكنولوجيا يشكل منهجًا سهلاً وواضحًا ومباشرًا؛ فكل ما على المستخدم فعله أن يحدّد خصائص الحجم والمادّة والسطح أو يحمّل ملفًا بصيغة CAD _على أن يتضمّن معلومات إضافيّة_ لمكوّن معيّن؛ كي يستقبل جميع بدائل الطباعة ثلاثيّة الأبعاد أوتوماتيكيّا.

فمثلًا: تريد استقصاء طباعة مكوّن صناعي معقّد من خليط معدني معيّن فيخبرك النظام أيّ عملية تصنيع جمعي معدني، وأي آلة ونوع مادّة يمكنك استخدامها لتلبية متطلّبات المستخدم، وفي هذا السياق يزوّدك النظام أيضًا بمعلومات حول الخطوات الإجباريّة بعد المعالجة، وحول المعايير الاختياريّة التي قد تفيدك.

بدوره، قال نيكلاس كريتشمار؛ قائد نشاط جامعة آلتو: “في الماضي كان الحصول على ذات النتائج يحتّم على المستخدم تكثيف البحث اليدوي؛ كي يحصل على جميع البيانات ذات الصلة وعلى إجابات مناسبة، وبسبب تعقيد العمليّة كانت النتيجة غالبًا ما تكون مطبوعات أدنى من المستوى المطلوب؛ حيث تكون باهظة الثمن أو لا تطابق متطلبات المنتج”.

ونتيجة لذلك الحل؛ أصبحت العمليّة مؤتمتة ولم يعد هناك مجالٌ للخطأ من قِبل خبراء التصنيع غير الجمعي. ويخضع النظام، الذي سوف يباع لشركات التصنيع والتطوير والصيانة، لمرحلة الاختبار التجريبي حاليًا مع 3 عملاء تجريبيين، على أن يتم تسويقه في نهاية العام الجاري.

اقرأ أيضًا:

6 نقاط مهمة حول التوعية الأمنية عبر الإنترنت

أهمية تقنية بلوك تشين لرواد الأعمال

5 طرق إبداعية لحل المشاكل

الرابط المختصر :

عن لمياء حسن

حاصلة على شهادة في الإعلام المرئي، مقدمة برامج سابقة في إحدى الإذاعات المصرية الشهيرة، عملت بالصحافة الورقية والإلكترونية العربية لمدة 9 سنوات. تتقن اللغة الكورية والإسبانية إلى جانب الإنجليزية.

شاهد أيضاً

البلازما

“البلازما”.. مفهومها وصفاتها

إذا كانت المادة الموجودة في الطبيعة تتمثّل في 3 حالات، وهي “صلبة، سائلة، وغازية”؛ فإنه …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.