الطباعة ثلاثية الأبعاد من الماضي إلى المستقبل


بواسطة التلميذ(ة):
الطباعة ثلاثية الأبعاد من الماضي إلى المستقبل

١ مقدمة

الطّباعة ثلاثيّة الأبعاد هي إحدى تقنيات التصنيع، حيث يتم تصنيع القطع عن طريق تقسيم التصاميم ثلاثية الأبعاد لها إلى طبقات صغيرة جدا باستخدام برامج الحاسوبية ومن ثم يتم تصنيعها باستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد عن طريق طباعة طبقة فوق الأخرى حتى يتكون الشكل النهائي

٢ أول مراحل بدايتها:

قد يظن البعض أن أولى تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد هي تقنية البناء بالترسيب المنصهر «FDM :/ Fused Deposition Modeling » وذلك لأنها الأكثر انتشارا واستخداماً ولكن أولى تقنيات الطباعة ظهوراً هي تقنية ستيريوليثوجرافي-« SLA:/ Stereo Lithography» التي تم تطويرها عام 1980م كتقنية للنمذجة السريعة حيث تم استخدام بوليمر يتصلد بالأشعة فوق البنفسجية «Photosensitive Resin ». عام 1986م :/ كان تشارز هال- Charles Hull مهتم بتقنية ستيريوليثوجرافي وقد حصل على أول براءة اختراع للتقنية , وأسس بعد عام شركة 3D Systems الغنية عن التعريف والرائدة في مجال التصنيع بالإضافة , وقام بعد ذلك باطلاق طابعة-SLA 1 . عام 1988م :/ في جامعة تكساس-University of Texas حصل كارل ديكارد-Carl Deckard على براءة اختراع لتقنية التلبيد الإنتقائي بالليزر–SLS :/ Selective Laser Sintering التي تقوم بصهر مسحوق المواد بواسطة الليزر وبما في ذلك التيتانيوم. في ذات الوقت قام سكوت كرمب-Scott Crump أحد مؤسسي شركة- Stratasys بالحصول على براءة اختراع للتقنية الأكثر شيوعاً وانتشاراً تقنية البناء بالترسيب المنصهر «FDM :/ Fused Deposition Modeling». وبذلك يكون قد ظهرت الطباعة ثلاثية الأبعاد بظهور الثلاث تقنيات الرئيسية للطباعة ثلاثية الأبعاد في مدة زمنية لا تتجاوز الـ10 سنين من عام 1990م إلى عام 2000م :/ تم تطوير العديد من الطابعات ثلاثية الأبعاد مع تطوير أدوات الـ CAD لتواكب التطور الطابعات , وأيضا في عام 1990م تم الدمج بين الطباعة ثلاثية الأبعاد والطب ليخرج إلى النور أول تطبيق للطباعة ثلاثية الأبعاد في الطب والذي فتح المجال للعديد من التطبيقات, وفي عام 2000م خرج إلى النور أول كلية بشرية مطبوعة كلياً بواسطة الطباعة ثلاثية الأبعاد وتم زراعتها بعد 13 عام في مريض لتعمل بشكل طبيعي تماما. عام 2004م :/ بدأ مشروع ريب راب-RepRap Project المفتوح المصدر لتقوم الطابعات ثلاثية الأبعاد المكتبية بتصنيع نفسها والتي تعمل بتقنية البناء بالترسيب المنصهر «FDM :/ Fused Deposition Modeling» مما أدى إلى انتشار التقنية بشكل واسع جدا. عام 2008م :/ إنجاز آخر للطباعة ثلاثية الأبعاد حيث تم تصنيع أول طرف صناعي وتسبب في وصول التقنية إلى وسائل الإعلام بشكل أكبر. عام 2009م :/ كان العام الذي خرجت فيه تقنية البناء بالترسيب المنصهر «FDM :/ Fused Deposition Modeling» للمجال العام مما فتح الآفاق لموجة واسعة من الإبتكارات التي سوف تجعل من الطباعة أمرا يسيراً. عام 2010م :/ غزت التقنية السوق سواء الإستخدام المكتبي أو الإستخدام الصناعي حيث جعلت من القطاع الصناعي يعيد النظر في التصنيع بالإضافة كطريقة يمكن الإعتماد عليها, وخلال نفس العام تم تصنيع أول نموذج لسيارة مصنوع بواسطة الطباعة ثلاثية الأبعاد. عام 2011م :/ بدأت جامعة كورنيل- Cornell University في بناء طابعة ثلاثية أبعاد لطباعة الطعام وهو ما قد يبدو غير مهم فما الحاجة لبناء طابعة لطباعة الطعام , ولكن وكالة ناسا-NASA تقوم في البحث كيف يمكن لرواد الفضاء إستخدامها في الفضاء مما يجعلنا نعيد التفكر مرة أخرى في مدى جدواها. عام 2013م :/ تحدث الرئيس الأمريكي السابق باراك أوباما عن الطباعة ثلاثية الأبعاد باعتبارها قضية رئيسية يمكنها أن تشكل المستقبل. عام 2014م :/ قامت وكالة ناسا-NASA بارسال أول طابعة ثلاثية أبعاد إلى الفضاء لتقوم بعدها بطباعة أول جزء مطبوع خارج الأرض . عام 2016م :/ نقلة نوعية أخرى للطباعة ثلاثية الأبعاد في مجال الرعاية الصحية من خلال بحث عن طباعة العظام والغضاريف بواسطة الحبر الحيوي-Bio Ink بواسطة دانيال كيلي- Daniel Kelly. وحتى الآن لم نصل بعد إلى حدود ما يمكن تخيله في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد فنحن نعاصر ثورة صناعية جديدة.

٣ تأثيرها على الحياة:

شهدت الخمس سنوات الماضية تطورا وانتشاراً متسارعاً في سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد على المستوى الشخصي والتجاري حيث بلغ حجم سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد 2,3 مليار دولار أمريكي عام 2013 ويتوقع أن يصل حجم سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد 8,6 مليار دولار أمريكي عام 2020 م حسب موقع Forbes وقد يفوق حجم السوق توقعات الخبراء فنحن نعاصر الثورة الصناعية الثالثة. وقد سارع رواد الأعمال لإنشاء شركات تعتمد بشكل كلي أو جزئي على تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد منها من يقدم خدمات الطباعة ثلاثية الأبعاد ومنها من يقوم بتصنيع الطابعات ثلاثية الأبعاد نفسها أو يقوم بتصنيع المواد الخام ومنها من يقوم بتصنيع البرمجيات « Software » الخاصة بكل ما يخص الطابعات ثلاثية الأبعاد , وتواكب كبرى الشركات طفرات السوق ودخلت عالم التصنيع بالإضافة «الطباعة ثلاثية الأبعاد» لتشارك في الثورة الصناعية الثالثة. وغزت الطباعة ثلاثية الأبعاد الكثير من المجالات منها على سبيل المثال لا الحصر الطب , الفن , الصناعة ..
إلخ ومن أبرز تطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد تصنيع النماذج الإختبارية وصناعة الأطراف التعويضية وصناعة الطعام وغيرها من التطبيقات الواعدة.

٤ مميزاتها:

سهولة تعديل التصميم. امكانية نسخ التصميمات باستخدام نظام مسح ضوئي رقمي scanning للنموذج الأول بواسطة حاسوب ووب كام وسوفتوير خاص ./وبعد ذلك يتم تحويل البيانات إلى منتج ثلاثي الأبعاد من المادة المختارة. امكانية الحصول على أجزاء كبيرة الحجم، الأجزاء البارزة، الأجزاء المتداخلة، والأجزاء المعشقة بزاوية أقل من 90 درجة والتي من الصعب أو المستحيل الحصول عليها بطرق التشكيل التقليدية. نظام استرجاع متكامل للخامات. لا تستخدم أدوات أو أجهزة كثيرة وبذلك يختصر الوقت والتكلفة. لا توجد حدود لمدى تعقيد التصميم. تتفوق طريقة الطباعة الثلاثية على طرق التشكيل التقليدية وذلك أن مكونات المنتج في طريقة الطباعة الثلاثية تنافس أداء مثيلاتها التي صنعت بطرق التشكيل التقليدية. تكلفة أقل بالنسبة للأشكال المعقدة. دورة انتاج قصيرة جدا.

المراجع التي إعتمد عليها التلميذ(ة)

    ١ موقع الطباعة ثلاثية الأبعاد بالعربية
    ٢ ويكيبيديا