الطباعة ثلاثية الأبعاد
0

إذا كنت ممن يحبون تصميم الأشياء ولديك الكثير من الأفكار الخلاقة المبتكرة لكل ما هو جديدٌ ومميّز، فقد تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد مكانك الأفضل، ومجالك الأرحب الذي ستبدع فيه كل ما يجول في خيالك وتصوراتك، لتحوله إلى أشكال مجسمة تحاكي الواقع وتلامسه بكل تفاصيلها الجميلة.

ولذلك قد يهمك أن تعرف ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد؟ وما هي الخطوات التي يجب عليك القيام بها لتتعلم هذه التقنية المميزة؟

في هذا المقال سوف نتعرف على مجموعة من النقاط والخطوات التعريفية التي ستكون دليلاً شاملاً لتعلم الطباعة ثلاثية الأبعاد، ومجالات الاستفادة منها في الحياة العملية.

ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

بداية سنجيب على تساؤلك الأول ونعرفك على ماهية الطباعة ثلاثية الأبعاد 3D Printing وبأنها إمكانية صنع المجسمات المختلفة المأخوذة من ملفٍ رقميٍ مسؤولٍ عن تحديد وضع المادة في طبقاتٍ ثنائية البعد لتشكيل المجسم، يتم هذا على جهاز الكمبيوتر عن طريق أحد برامج الرسم ثلاثي الأبعاد، ثم تحوّل الطابعة ثلاثية الأبعاد هذه التصاميم إلى أشكالها المادية الملموسة باستخدام موادٍ مختلفة كالسيراميك والبلاستيك وغيرها. تسمح هذه الطباعة بإنتاج أشكالٍ معقدة باستخدام مواد أقل من طرق التصنيع التقليدية.

دخلت هذه التقنية إلى مجالات الحياة المتعددة في السنوات الأخيرة، حيث بدأنا نلاحظها من خلال الأعمال الهندسية والأدوات الميكانيكية، بالإضافة للتصاميم الصناعية والتسويقية وعلوم الطب والفضاء.

تعلّم الطباعة ثلاثية الأبعاد بعدة خطوات

تتضمّن الطباعة ثلاثية الأبعاد عدة خطوات تبدأ بصنع نموذجٍ مجسّم للجسم بأبعاده الثلاثة الذي يمر بمراحل بدءاً من تشكيله كطبقات توضع فوق بعضها البعض، ثم تحول هذه الأشكال والرسومات إلى بياناتٍ رقمية من خلال برامج الرسم الهندسية إلى أن تصل إلى الشكل النهائي لها. سنذكر هذه الخطوات في سطورنا القادمة.

الطباعة ثلاثية الأبعاد

أنشئ تصميماً

إذا كنت على اطّلاعٍ ببرامج الكمبيوتر الهندسية وخاصة برنامج CAD؛ فإن الأمر أصبح أكثر سهولةٍ لبدء وتعلم 3D Printing. بدايةً عليك إنشاء التصميم الخاص بالشيء الذي تريد تجسيمه وذلك باستخدام أحد برامج التصميم 3D CAD، إضافةً إلى البرامج التي توفرها بعض المواقع مثل Grabcad التي تساعد في تصميم نماذج متعددة مثل الطاولات وآلات كاسحات الجليد وغيرها من التصميمات.

في حال كان من الصعب عليك التصميم من خلال 3D CAD يمكنك الاستعانة بأحد برامج الرسم الهندسية من خلال الإنترنت وتصاميمها المجانية أيضاً.

التخزين في ملف رقمي

بعد قيامك بإنشاء التصميم المناسب الذي تريده، عليك القيام بالخطوة الثانية وهي تحويل الرسوم والتصاميم إلى بياناتٍ رقميّة لتخزينها في ملفاتٍ رقمية ثلاثية الأبعاد التي سترسل فيما بعد إلى الطابعة ثلاثية الأبعاد لتبدأ مهمة الطباعة.

من هذه الملفات التي يمكنك الاعتماد عليها نذكر:

  • ملف STI وهو عبارة عن ملفٍ رقميٍ ثلاثي الأبعاد، يستطيع التعامل مع لون واحد فقط، وعلى الأرجح يتم استخدامه في معظم الطابعات الثلاثية الأبعاد المكتبية.
  • ملف GCode وهو ملفٌ رقمي أيضاً بصيغةٍ ثلاثية الأبعاد، يحتوي على تعليماتٍ محددة ومفصّلة لعمل الطابعة الثلاثية الأبعاد، تساعدها على متابعة عملية بناء وتركيب كل قطعة.
  • ملف VRML وهو ملفٌ رقمي حديث، يستخدم عادةً للطابعات التي تحتوي على أكثر من جهاز نفث ويمكنها إنشاء تصاميم متعددة الألوان.

اختر المواد الخاصة بالتصميم

عليك اختيار المواد المناسبة للعمل الذي تقوم به والتصميم الذي تريد طباعته، حيث توفر الطابعات ثلاثية الأبعاد عدة مواد لتناسب اختياراتك وهي:

  • في حال كنت تبحث عن موادٍ تتحمل الحرارة لتناسب النموذج الذي تصممه، فيمكنك استخدام السيراميك الذي يتحمل حرارة تصل إلى 2500 درجة فهرنهايت، وباستخدام آلات الطباعة يمكنك طباعة البوليمرات المجهزة في التصميم، ثم يتم حرقها بشكلٍ تقليدي، لتتحوّل إلى مادة السيراميك التي تناسب درجات الحرارة المختلفة وتتحمّل المرتفعة جداً، مما يجعلها ملائمةً للمحركات النفّاثة والمركبات التي تفوق سرعة الصوت.
  • إذا كنت تريد شيئاً قوياً وصلباً فإن معدن التيتانيوم أو الفولاذ هو الأنسب، فهو يحتاج إلى طابعات التلبيد الانتقائي بالليزر التي يمكنها طباعة تصميماتٍ لإنشاء أصعب الأشياء والنماذج، قد تم استخدام هذه المواد من أجل تصاميم الصواريخ والمحركات من قبل وكالة سانا وسبيس إكس.
  • إذا كنت تبحث عن تصميمٍ بتفاصيل دقيقة فإن الراتنج بسطحه الأملس سوف يكون خيارك الأفضل، حيث لديه قدرةٌ كبيرة على إظهار التفاصيل بكل دقةٍ ووضوح وخاصةً عند معالجته باستخدام الليزر عالي الطاقة.
  • إذا كنت تريد عملاً أشبه بالحقيقة فقد يكون الفتيل البلاستيكي الموجود في نشارة الخشب أو الطباشير هو المنتج المناسب الذي يمكنه إظهار التصميم بشكله النهائي الخشبي أو الحجري الأشبه بالحقيقة، على الرغم من أن لا شيء يحل مكان النجارة أو البناء إلا أن الطباعة ثلاثية الأبعاد ومن خلال هذه المواد استطاعت أن تماثل الواقع وتحاكيه.

الطباعة ثلاثية الأبعاد في البناء

اذهب إلى الطباعة

بعد اختيار المواد المناسبة لتصميمك وبعد تحويل هذا الرسم أو التصميم إلى بياناتٍ رقمية، ستكون الأمور جاهزة للطباعة بشكلها ثلاثي الأبعاد. ستقوم الطابعة ثلاثية الأبعاد بطباعة الشكل وإظهاره بشكله النهائي، وذلك بعد الأخذ بعين الاعتبار حجم التصميم ومعايير الطابعة وكذلك المواد المستخدمة لإنشائه.

قد يأخذ الأمر عدة دقائق وقد يستمر لعدة ساعات على حسب الشكل النهائي الذي تريد أن يظهر منتجك عليه، لنوعية المادة المستخدمة أيضاً دورٌ في ذلك.

قد تحتاج خطواتٍ إضافيةً بعد الطباعة، مثل الطلاء وتنظيف البودرة والحواف الخارجية وغيرها من التعديلات البسيطة نوعاً ما.

ماذا تفعل إذا لم يكن لديك طابعة ثلاثية الأبعاد؟

اقصد المكتبات

إذا لم يكن لديك طابعةٌ ثلاثية الأبعاد،، يمكنك التوجّه إلى إحدى المكتبات العامة أو الجامعية، حيث توجد فيها هذه الطابعات وبإمكانك استخدامها وبتكلفةٍ بسيطةٍ لا تتعدى تكلفة المواد المستخدمة.

 توجه إلى المحلات

أيضاً يمكنك التوجه إلى المحلات والمتاجر حيث توفر بعض المتاجر خدمات الطباعة الثلاثية الأبعاد التي تحتاجها في عملك، مثل خدمات 3DHubs.

اطبع عن طريق الإنترنت

إذا لم تجد ما تريد في المكتبات أو في المحلات التجارية، عليك بالحل الإلكتروني، حيث يمكنك طلب كل ما تحتاجه من مواد وطابعاتٍ حديثة عن طريق الإنترنت. تقوم شركاتٌ مثل Shapeways و Sculpted بتحميل واختيار المواد اللازمة ثم استلام كافة التصاميم المطبوعة في البريد.

استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد

حظيت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بالكثير من الاستثمار ودعم الأبحاث نظراً لتطبيقها المحتمل في كل صناعةٍ تقريباً في العالم،

من إنشاء قطع غيارٍ للآلات إلى تطوير نماذج أوليةٍ من الصفر، تقدمت التكنولوجيا بشكلٍ كبير ٍعلى مدار العقد الماضي. جنباً إلى جنب مع هذه المسيرة التي لا هوادة فيها نحو المستقبل، ظهرت بعض التطبيقات المحتملة الفريدة والمثيرة للاهتمام التكنولوجي نذكر منها:

مجالات استخام الطباعة ثلاثية الأبعاد

المجال الطّبي

يمكن أن يكون لها تطبيقات متعددة في مجال الطب من إنشاء أعضاء مخصصة أو ترقيع الجلد، كما سيتم استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في إنشاء هياكل تشريحية في مزارع الخلايا لتقليد نمو الأعضاء البشرية التي ستنقذ حياة الكثيرين من خلال السماح بعمليات زرعٍ أسرع.

أغذية مطبوعة ثلاثية الأبعاد

حيث يتم استخدام خراطيش الزيت والمسحوق لإعداد وجبات غذائية مصنوعة من طابعات ثلاثية الأبعاد تزود الناس بالسعرات الحرارية التي يحتاجونها للنمو.

الطباعة ثلاثية الأبعاد للأطعمة

ملابس وأحذية خاصة

بالنسبة للأحجام القياسية الكبيرة جداً والصغيرة جداً؛ يمكن الاعتماد على الطابعة ثلاثية الأبعاد في إمكانية صنع الأحذية والألبسة بالمقاس والحجم المطلوب.

مجال البناء

يمكن أن تستخدم شركات البناء الحديثة هذه التقنية في التصاميم ثلاثية الأبعاد للمشاريع الحالية لمواكبة الحداثة الحاصلة في عملية البناء والتصميم.

منازل مطبوعة ثلاثية الأبعاد

يمكن الاستفادة من المنازل المطبوعة ثلاثية الأبعاد في المناطق التي لا سكن فيها أو ذات التكلفة الميسورة؛ حيث أن أول منزلٍ مطبوعٍ بهذه التقنية تم بناؤه مؤخراً في أقل من 24 ساعةً مقابل 10000 دولار.

الإصلاحات المنزلية

ستوفر الطباعة ثلاثية الأبعاد إمكانية إصلاح الألواح والأكواب المكسورة والأحذية والملابس الممزقة، حتى مقابض ومفاتيح الإضاءة المعطلة أو المكسورة.

تسريع برنامج الفضاء

سيتم استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من قبل غرف المحطات الفضائية بين المجرات؛ لتصنيع المكونات والمنتجات دون الحاجة إلى الانتظار لمهام إعادة الإمداد.

أمن العالم الحقيقي

الطباعة ثلاثية الأبعاد قادرة على إنشاء أشياء مادية من خلال التعليمات البرمجية، نظرًا لأن هذا الرمز هو “رمز” فيمكن استخدامه بالمعنى المادي وكذلك الافتراضي، كما سيتم ربط المفاتيح والعناصر المادية برمز أمانٍ افتراضي يضمن التطابقات، مما يتيح فتحاً ديناميكياً لأي شيء.

الألعاب

نظراً لأن المهندسين المبدعين يطبقون هذه التقنية على المزيد من حالات الاستخدام السكنية، فأظن أننا سنرى المزيد من التبني في مجال الألعاب الإلكترونية.

ختاماً، أتمنى أن تكون هذه المعلومات والخطوات السابقة بدايةً جيدةً لتعلم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد واعتبارها مهارةً جديدة يمكنك إضافتها إلى مهاراتك وخبراتك التي ستتطور وتتقدم من خلال تدريبك المستمر واطّلاعك على أحدث التقنيات والبرامج المستخدمة لتتبلور نتائجها من خلال الاندماج بالحياة العملية.

0

شاركنا رأيك حول "هل لاحظت أن الطباعة ثلاثية الأبعاد تغزو العالم؟ إن كنت ترغب في تعلّمها فعليك بهذا المقال"