ما هي الطباعة ثلاثية الابعاد

2 إجابتان

الطباعة ثلاثية الأبعاد هي عملية يتم فيها ترتيب عددٍ من الطبقات حتى الوصول إلى نموذج رقمي يمثل نموذجًا ثلاثيّ الأبعاد وتدعى هذه العملية أيضًا بالصناعة الإضافيّة كونها تعتمد على إضافة أجزاء لإنتاج الشكل النهائي.

يتضمن مفهوم هذا النوع من الطباعة في إنتاج أشكالٍ معقدةٍ جدًّا، واستهلاك مواد التصنيع المستخدمة في الطرق التقليدية بأقل مايمكن، واختصارًا يمكن توضيح هذا المفهوم بأنّه عملية إنتاج نماذج جديدة للمواد تكون على شكل شرائح أو مقاطع أفقيّة معتمدًا بذلك على ملفاتٍ رقميّةٍ مستخدمة بواسطة برامج على الحاسوب.

تتمّ هذه التقنية عن طريق طابعاتٍ خاصةٍ تسمى بالطابعات ثلاثيّة الأبعاد، والتي تطبع على مراحل عديدة متمثلةً بـ:

  1. المرحلة الأولى وهي: اللجوء إلى البرامج الحاسوبيّة للتمكن من بناء مجسم ثلاثي الأبعاد، حيث يقوم المصمم برسم المجسم بشكلٍ بدائيٍّ قبل أن يُحوّل إلى شكلٍ ثلاثيّ الأبعاد، مثل الأوتوكاد.
  2. المرحلة الثانية وهي: مرحلة تشكيل المجسم ثلاثي الأبعاد والتي تضمّ خطواتٍ لإنشاء المجسم متمثلةً بوضع الطبقات بشكلٍ متتالي حتى خروجه من المرحلة الرقميّة ليصبح جسمًا ماديًّا ويتم ذلك باستخدام الطابعة.
  3. المرحلة الثالثة وهي: البدء في صناعة المجسم الثلاثي الأبعاد وفيها يتمّ تشكيله بشكلٍ فعليٍّ عن طريق وضع طبقة تلو الأخرى حتى تتشكل مجموعة طبقات تساهم في تكوين الشكل بنمطٍ معينٍ تمت برمجة الطابعة عليه.
  4. المرحلة الرابعة وهي: تقطيع المجسم إلى عدة طبقاتٍ رقيقةٍ ثنائيّة الأبعاد، فيبدأ حينها جهاز الطباعة بتنفيذ الأوامر الموجهة إليه من البرنامج الموجود على الحاسوب، ويُقطع النموذج إلى طبقاتٍ رقيقةٍ جدًّا وثنائيّة الأبعاد ومن ثمّ إضافة المزيد من الطبقات.
  5. المرحلة الخامسة وهي: إذابة الطبقات الرقيقة البلاستيكيّة والمعدنيّة ضمن آلات وطابعات (SLS ) مستخدمة في المصانع الكبيرة والتي تعتمد على تقنية الليزر الذي يقوم بعمليّة الإذابة.
  6. المرحلة السادسة وهي: الإنتهاء من عمليّة الطباعة الثلاثية الأبعاد، والتي عادةً ما تستغرق وقتًا طويلًا يمتدّ بين 4 إلى 18 ساعة على الأقل بحسب نوع المجسم والمواد المستخدمة في تشكيله.

لعمليّة الطباعة ثلاثية الأبعاد تاريخٌ ليس بقصير، ففي عام 1981 ميلادي حصل الياباني هيديو كوداما على براءة اختراعٍ وذلك لاختراعه تقنيّة الطباعة ثلاثيّة الأبعاد عن طريق جهازٍ يعمل بالأشعة فوق البنفسجيّة والذي يقوم بتصليب البوليمرات الضوئيّة، وبذلك تتمّ عملية تصنيع أشكالٍ مبتكرةٍ وفق مبدأ التصنيع بالإضافة، ومن ثمّ تطورت عمليّة التصنيع فبعد ثلاث سنواتٍ قامت مجموعة من المخترعين من فرنسا بابتكار طريقةٍ للتصوير المجسم مطالبين بالحصول على براءة اختراع لما صنعوه ولكن بقيت طباعة الياباني كوداما هي المنتشرة حتى الوقت الحالي.

وفي عام 1987 ميلادي طالب كارل ديكارد ببراءة اختراع مقابل اختراعه لطابعة تعمل بالليزر الإنتقائي ( SLS ) عن طريق تصميم نموذجٍ مثاليٍّ عند تخرجه من الجامعة وجعل اختراعه هذا مشروع تخرجٍ طوره فيما بعد في مرحلة الدراسات العليا، وفي عام 1989 ميلادي وصلت شركة ( EOS Gmbh ) إلى اكتشاف إسلوبٍ للتصنيع عن طريق عملية الصناعةالإضافة وذلك بالإعتماد على الليزر المتلبد وتقنية ( DMLS ) وبذلك أصبحت تقنيّة الطباعة ثلاثية الأبعاد قادرةً على تشكيل أجزاء معدنيّة بشكلٍ متكامل.

أكمل القراءة

الطباعة ثلاثية الأبعاد

تعتبر الطباعة ثلاثية الابعاد تلك العملية التي يُحوَّل فيها النموذج الرقمي إلى كائن ملموس وصلب وثلاثي الأبعاد وذلك بوضع طبقات رقيقة متتالية من مادةٍ ما فوق بعضها البعض، وهي تقنية تعتمد على استخدام أقل ما يُمكن من المواد والأدوات مثل الملفات الرقمية والبرامج الحاسوبية والمواد الاقتصادية لتصنيع أشكال تمتلك درجة عالية من التعقيد والدقة.

ويعود الفضل في إيجاد هذا الاختراع العظيم إلى الياباني هيديو كوداما الذي استطاع الحصول على براءة اختراع في سنة 1981 م لاختراعه الطباعة ثلاثية الأبعاد، حيثُ اعتمد في جهازه على قدرة الأشعة فوق البنفسجية على تصليب البوليميرات وفق الأشكال المُحددة، وأُضيف إلى جهازه العديد من التعديلات والتطوُّرات فيما بعد؛ حيثُ طوَّر كارل ديكارد في عام 1987 م طابعةً تعتمد على الليزر الانتقائي SLS، كما انتهجت شركة EOS Gmbh أسلوبَ التصنيعِ بالمواد المضافة واعتمدت على تقنية الليزر المتبلدة وتقنية DMLS.

للطباعة ثلاثية الأبعاد أهمية كبيرة جدًا؛ فهي تجعل عملية التصنيع في متناول عدد كبير من الناس وذلك بسبب:

  • أهميتها الاقتصادية: فتُعتبر الطابعات ثلاثية الأبعاد زهيدة الثمن، بالإضافة إلى عدم حاجتها لاستهلاك كميات كبيرة من المواد والأدوات؛ فهي تلبي الأغراض والأهداف التصنيعية للمستخدمين من دون أن تكلفهم مبالغ مادية طائلة.
  • صغر حجمها مقارنةً بأجهزة التصنيع التقليدي وبالتالي تختصر من مساحة مكان التصنيع.
  • تساعد على بناء نماذج وأشكال معقدة جدًّا باستخدام طرق بسيطة وسهلة نسبيًّا.

حلّت الطباعة ثلاثية الأبعاد محل العديد من طرق التصنيع التقليدي، ودخلت المجال الطبي لصناعة الأطراف الصناعية بدقةٍ متناهيةٍ وأقل كلفة وأكثر متانة، بالإضافة إلى إمكانية إجراء تدريب على نموذج ثلاثي الأبعاد للمريض قبل إجراء العملية الفعلية.

أما بالحديث عن آلية عمل الطباعة ثلاثية الأبعاد فهي تمر بعدة مراحل؛ فتعال لنتعرف عليها معًا:

  1. عمل تصميم افتراضي للكائن المراد تصنيعه: ويتم ذلك من خلال عمل تصميم كمخطط لتتمكن الطابعة من قراءته وذلك باستخدام برامج حاسوبية متخصصة مثل (CAD) -الذي يُعتبر نوعًا من البرامج التي تُمكِّن من إنشاء رسومات دقيقة ورسوم توضيحية فنية-، كما يُمكن عمل التصميم باستخدام ماسح ضوئي ثلاثي الأبعاد عبر التقاط صور من زوايا مختلفة للكائن المراد صنع نسخ منه.
  2. تحميل المواد للطباعة: تُحمَّل الحاويات بمواد الطباعة المناسبة مثل البوليميرات والمواد اللدنة أو الزجاج أو المساحيق وغيرها، وتُعدّ صينية الأساس للكائن النهائي.
  3. التجهيز للطباعة: يُقسَّم التصميم الافتراضي إلى مئات أو حتى آلاف الطبقات الأفقية الرفيعة وتسمى هذه العملية بـ”التقطيع” وتتم باستخدام برامج خاصة.
  4. التحميل على الحاسوب والطباعة: بعد التقطيع تُصبح الشرائح الأفقية جاهزة للتحميل على الطابعة ويُستخدم لذلك كبل USB أو اتصال Wi-Fi لنقل النموذج المُقطَّع من الحاسوب الموجود عليه إلى الطابعة ثلاثية الأبعاد، وعندها تقرأ الطابعة كل شريحة وتطبعها الواحدة تلو الأخرى وتُخرجها بعملية “القذف” أو “البثق”.
  5. إذابة المادة المحملة: وغالبًا ما يتم باستخدام تقنيات مختلفة كالليزر الذي يُذيب مسحوق المادة المحملة ليسهل التحكم بحركته بواسطة الطابعة.
  6. بناء الكائن بالطابعة: تبني الطابعة الكائن طبقةً تلو الأخرى، وقد تستغرق هذه العملية ساعاتٍ عديدةً أو حتى أيامًا حسب درجة تعقيد الكائن وحجمه وطبيعة المواد المستخدمة، تختلف عملية القذف حسب نوع الطابعة والمواد المُستخدمة فيها، ولكن الأكثر شيوعًا هو أن تحتوي الطابعة على فوهة تخرج منها المادة المُحملة المذابة أو المصهورة، ويُمكن أن تتحرك هذه الفوهة بالاتجاهين الأفقي أو الرأسي وتضع الطبقات بدقة فوق بعضها متبعةً المخطط الافتراضي تمامًا، وتُكرر عملية الوضع باستخدام المادة المبثوقة بعد تصليب كل طبقة على حدة بتقنيات خاصة أيضًا.
  7. إزالة الكائن من الطابعة: بعد اكتمال البناء بالطباعة ثلاثية الأبعاد يُزال الكائن المُصنع من الجهاز، ويُنظف قليلًا بالفرشاة وقد يتطلب التلميع، كما تُزال الدعامات القابلة للذوبان في الماء.

وتعد هذه التقنية ثورةً في عالم الصناعات المختلفة.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي الطباعة ثلاثية الابعاد"؟