تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد

أحمد القيمتعديل ريما عاشوري28 مايو 2024آخر تحديث :
تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد

مع التطور والتقدم المستمر أصبحنا نجد اكتشافات جديدة كل يوم. منها الضار للصحة والعقل والجسم ومنها المفيد والمسهل للمهام اليومية والموفر للوقت، ومن هذه الاكتشافات المفيدة هي تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد. سنعرف في مقال اليوم ما هو الطبع ثلاثي الأبعاد، وما هي مميزاتها وكيف تتم عملية الطباعة.

ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد

توجد تقنية تسمي التصنيع بالإضافة وهي التقنية التي تعتمد عليها تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد. يختلف هذا النوع من الطباعة عن عمليات الطباعة عبر ما يسمى بالنحت أو ما يسمى أيضا بالقولبة. فمثلا في حالة أننا نقوم بالنحت في جزع شجرة نقوم بإزالة جزيء كبير جدا من هذا الجزع وقد يصل الجزيء المُزال إلى 90%. وهذا يختلف عن الطباعة التي نتحدث عليها اليوم.

يوجد طابعات مخصصة لعمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد فنقوم بتقديم ملف يحتوي على المعلومات الكاملة الخاصة بالتصميم الذي نريده. كما نقدم المادة الخام التي نريد أن تتم عملية الطباعة بها وقد تكون هذه المادة معدن أو بلاستيك أو حتى مادة المطاط. وبعد تقديم كل المتطلبات لجهاز الطابعة تتم العملية وينتج لنا تصميم مكون من طبقات فوق بعضها وتختلف التقنيات المستخدمة في تكوين هذه الطبقات على حسب نوع الطابعة المستخدمة.

الماضي الخاص بالطباعة

تعد حقيقة تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد هي أنها ليست حديثة بل تم اكتشاف بعض الأفكار التي تخصها منذ السبعينات. حيث قام كيميائي بريطاني يسمى (David Jones) بصياغة المفهوم الخاص بالطباعة 3d. ومن بعده أتي الأمريكي الذي يسمى (Bill Masters) ليستطيع الحصول على أول براءة اختراع لعملية الطباعة الإلكترونية. ثم ألحق هذه البراءة ببرائتين أخرتين لينتج لنا الناتج النهائي وهو الطبع ثلاثي الأبعاد الذي نتحدث عنه اليوم.

ونجحت شركة تخص أمريكي يسمي (Charles Hull) بإنتاج أول جهاز للطباعة حيث استطاع الحصول على براءة اختراع للطباعة بتقنية التجسيم المرئي. ثم أتت الكثير من التطويرات التي جعلت من عملية الطباعة أسرع وتعطي مميزات أكثر.

كيف تتم عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

تختلف أنواع عمليات 3d ولكن لا تختلف الخطوات التي تتم بها العملية، وقد تختلف الطباعة في مقدار التكلفة والمواد المستخدمة في التصنيع والوقت المستغرق في العملية، وغيره. والخطوات الأساسية والمشتركة هي:

تصميم نموذج الطباعة

تعد الخطوة المبدئية في عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد هي تصميم النموذج الذي سوف يبنى عليه المجسم. ويتم التصميم عبر أحد البرامج المخصصة في التصميم الجرافيكي ثلاثي الأبعاد (3D modeling) كبرنامج AutoCad أو برنامج 3d max.

تحويل التصميم إلى صيغة STL

بعد أن ننتهي من عملية التصميم يجب أن يتم حفظ الملف بصيغة معينة وهي صيغة STL. وإن تم حفظ ملف التصميم بصيغة أخرى يجب تحويل الملف من الصيغة المحفوظ بها إلى صيغة STL حتى يصبح بإمكاننا إكمال الطباعة. كما أنه يجب أن نقوم بعملية فحص للملف للتأكد من عدم وجود أي أخطاء.

التحويل من تصميم إلى كود يستطيع جهاز الطباعة فهمه

بعد القيام بالخطوات السابقة ستكون الخطوة التالية هي تحويل التصميم إلى ملف G-CODE. وهذا الملف هو عبارة عن بعض الأوامر التي يستقبلها جهاز الطباعة ثلاثية الأبعاد ويستطيع فهمها ومن ثم يتم تنفيذها.

يحتوي هذا الملف على عدد الطبقات المطلوبة حتى يتم تصنيع المجسم بشكل صحيح. ودرجة الحرارة التي سوف تصهر وتشكل المادة الخام، والحجم المطلوب من المادة الخام، وعدد المجسمات المطلوب تصنيعها في العملية.

تجهيز جهاز الطباعة

نقوم الآن بتجهيز الجهاز الذي سوف يقوم بالعملية عبر وضع المادة الخام التي تكون عبارة عن بكرة من الخيط البلاستيكي يتم تصنيع النموج منه. كما نضع الملف الذي يضم جميع الأوامر الذي يحتاجها جهاز الطباعة حتى يتم بناء النموذج بالشكل الذي نريد.

بدء عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد

بعد الانتهاء من جميع الخطوات السابقة نترك آلة الطباعة حتى تتم العملية. ويختلف مقدار الوقت الذي تستهلكه الآلة على حسب عدة أشياء ومنها: نوع الطابعة المستخدمة، نوع المادة الخام، والمجسم المراد تصنيعه.

فيقوم جهاز الطباعة ببدء العملية حيث تتم طباعة الطبقات ثلاثية الأبعاد فوق بعضها حتى يتم إنتاج النموذج النهائي إلي نريده.

التقنيات المستخدمة في عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد

يوجد العديد من التقنيات التي يتم استخدامها في عملية الطباعة. حيث تختلف التقنية على حسب المادة المستخدمة ونوع النموذج المراد بناءه. والتقنيات التالية هي أهم التقنيات أكثرها شيوعا واستخداما في الطباعة.

الطباعة عبر تجميع الجزيئات

في هذه التقنية يتم إذابة المادة البلاستيكية الخاصة بالمادة الخام وصهر جزيئاتها. فيتم وضع هذا المسحوق البلاستيكي في القالب فتشبه الكوب المسكوب. وتشبه هذه الطريقة في الطباعة صهر المواد ثم وضعها في قالب مصمم مسبقا حتى يتم تشكيلها على شكل هذا القالب.

الطباعة 3d المباشرة

يعتمد هذا النوع على طريقة تسمي نفث الحبر، فلا تقتصر هذه الطريقة على الطباعة ثلاثية الأبعاد فقط ولكن تستخدم أيضا فقط الطباعة ثنائية الأبعاد. ففي العملية يتم تحريك فوهات الطابعة للأعلى وللأسفل، ولليمين ولليسار حتي يتم صناعة طبقات النموذج عبر نفث المادة الخام. ثم يتم ربط هذه الطبقات عبر مواد رابطة لزيادة التماسك والصلابة.

الطباعة عبر تقنية البلمرة الضوئية

تعتمد تقنية الطبع ثلاثي الأبعاد على عمليتي الصهر والتجميد. حيث يتم بناء الطبقات من خلال صهر المادة الخام حتى تتمكن الطابعة المستخدمة من تشكيل المادة الخام. ثم يتم وضع هذه المادة بعد تشكيلها تحت الأشعة فوق البنفسجية، فيتم تحويل المادة من حالتها (السائلة) إلى الحالة الصلبة ويتم بناء الطبقات فوق بعضها حتى يتم بناء النموذج بالكامل.

مميزات تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد 3d

  • يمكن استخدام هذه التقنية في بناء مجسمات معقدة يكون من الصعب أن يتم بنائها بواسطة شخص.
  • يمكننا من خلال عملية الطبع ثلاثي الأبعاد بناء منزل بتكلفة أقل بكثير من بناء منزل بالطريقة المعتادة.
  • توفير الكثير من الوقت والتعب لنا.
  • تعتبر تكنولوجيا موفرة فيه تساعد في توفير الكثير من المادة الخام التي يتم إهدارها في أنواع الطباعة الأخرى كالنحت.
  • تستخدم في العديد من المجالات المهمة مثل الهندسة والطيران والطب.
  •  سهولة الحصول على المادة الخام المستخدمة في عمليات الطباعة.
  • من خلال هذا النوع من الطباعة يتمكن أي شخص من طباعة أي نموذج بدقة عالية وبالتفاصيل التي يريدها.

استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد

  • يمكن استخدامها في مجال الطب البشري حيث من خلالها يمكن طباعة الأعضاء الأطراف أيضا.
  • يمكن من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد أن نقوم ببناء المنازل وحتى الشركات.
  • يتم استخدامها في عمليات زراعة الأسنان حيث يتم بها طباعة الأسنان للمريض.
  • من خلال بعض المواد الخام نتمكن من صناعة الأحذية والحقائب والملابس.
  • صناعة أطراف الطائرات مما يقلل من احتياج الطائرات للوقود وتقليل وزنها.
  • تعتبر مفيدة بشكل كبير لرواد الفضاء فيمكن لهم طباعة أي قطع يريدونها أثناء وجودهم في الفضاء.

اقرأ المزيد:

مع تطور التكنولوجيا المستمر وتقدم الزمن تتطور التقنيات المستخدمة في عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد وتنخفض أسعار الطابعات. فمنذ فترة كانت هذه الطابعات ذات تكلفة عالية ويصعب علي الأشخاص العاديين الحصول عليها ولكن مع مرور الوقت يصبح من السهل شرائها بسب قلة تكلفتها. كما أن هذا النوع من الطابعات سينتشر في المستقبل في أماكن عديدة كالمستشفيات ومكاتب المهندسين ومع رواد الفضاء والكثير من الأماكن الأخرى وستكون لهذه الطابعات مستقبل جيد في تكنولوجيا الطباعة.

التعليقات

عذراً التعليقات مغلقة