ابتكار ثوري في الطباعة الثلاثية الأبعاد بتقنية الهولوغرام يختصر تصنيع الأجسام إلى أقل من ثانية

لوقت طويل، ارتبطت الطباعة ثلاثية الأبعاد بالصبر. آلة تتحرك ببطء، تبني مجسمًا طبقة فوق طبقة، فيما يراقب المهندسون ساعات الانتظار حتى تكتمل النتيجة. لكن في مختبر بجامعة تسينغهوا الصينية، يبدو أن هذه المعادلة التقليدية بدأت تتغير جذريًا.

فريق بحثي هناك طوّر تقنية جديدة تحمل اسم Digital Incoherent Synthesis of Holographic Light Fields أو اختصارًا DISH، قادرة على إنتاج أجسام ثلاثية الأبعاد خلال أقل من ثانية واحدة. لا طبقات متراكمة، لا رأس طباعة يتحرك ميكانيكيًا، بل حقل ضوئي هولوجرافي يُسقط داخل راتنج سائل ليحوّله دفعة واحدة إلى جسم صلب كامل.

ما يميز هذه التقنية أنها تتخلى عن المبدأ المتعارف عليه في الطباعة المضافة، أي البناء التدريجي الطبقة فوق الأخرى. بدلًا من ذلك، تعمل DISH كجهاز إسقاط حجمي، يسلط ضوءًا مُهندَسًا بدقة من زوايا متعددة داخل حجم الراتنج، بحيث يتصلب النموذج بالكامل في اللحظة نفسها.

يعتمد النظام على منظار دوّار عالي السرعة يوجه الضوء دون الحاجة إلى تدوير الوعاء نفسه، ما يقلل القيود الميكانيكية ويرفع من سرعة المعالجة. النتيجة ليست مجرد تسريع، بل تغيير في منطق التصنيع ذاته، حيث يصبح الضوء هو أداة التشكيل الأساسية.

في الاختبارات، تمكن الفريق من إنتاج أجسام مكتملة خلال 0.6 ثانية فقط، بسرعة تصل إلى 333 مليمترًا مكعبًا في الثانية. لكن السرعة هنا لم تأتِ على حساب الجودة، إذ وصلت الدقة إلى 19 ميكرومتر ضمن عمق يبلغ سنتيمترًا واحدًا، مع تفاصيل يمكن أن تنخفض إلى 12 ميكرومتر، أي نحو خُمس عرض شعرة الإنسان.

هذا التوازن بين الإنتاج الفوري والدقة الميكروية كان لعقود نقطة التحدي الأكبر في تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد عالية الدقة.

إذا انتقلت التقنية من المختبر إلى خطوط الإنتاج، فقد تغيّر قواعد اللعبة في عدة قطاعات. في الطب الحيوي، يمكن تخيل نماذج أنسجة دقيقة تُطبع خلال لحظات لاختبار أدوية جديدة أو لدعم أبحاث الطب التجديدي. وفي مجال الروبوتات الدقيقة والإلكترونيات المرنة، تفتح الدقة الزمنية على مستوى أجزاء من الألف من الثانية الباب أمام مكونات منحنية ومتداخلة يصعب تصنيعها بالأنظمة التقليدية.

كما أن قابلية استخدام أنواع متعددة من الأكريلات ذات لزوجة مختلفة توحي بإمكانية التوسع الصناعي، سواء في مكونات البصريات الدقيقة، أو وحدات الكاميرات، أو الأنظمة الكهروميكانيكية المصغرة.

بحسب الدراسة المنشورة في مجلة Nature، لا يتعلق الأمر فقط بكسر رقم قياسي في السرعة، بل بإعادة تعريف الوسيط نفسه. حين يتحول الضوء من أداة قياس أو معالجة إلى مادة تصنيع بحد ذاتها، يتغير التصور حول ما تعنيه “الطباعة”.

قد لا نشهد غدًا طابعات هولوجرافية في كل ورشة عمل، فالتحدي الحقيقي يكمن في التكلفة، والثبات طويل الأمد، وقابلية الدمج مع خطوط الإنتاج القائمة. لكن الاتجاه واضح: كلما تراجعت الحدود بين العالم الرقمي والمادي، أصبح الانتقال من نموذج ثلاثي الأبعاد على شاشة إلى جسم ملموس عملية شبه لحظية.

وإذا كانت الطباعة ثلاثية الأبعاد قد بدأت رحلتها بخطوات متأنية طبقة بعد طبقة، فإن الضوء اليوم يمنحها إيقاعًا مختلفًا بالكامل؛ إيقاعًا أقرب إلى النبض الفوري منه إلى البناء البطيء.