كل ما تود معرفته عن تقنية الطباعة رباعية الابعاد 4D Printing

الطباعة رباعية الابعاد
0

لا تتوقف التكنولوجيا عن التطور بل تفاجئنا كل يوم بالمزيد من الإبتكارات والطفرات التقنية التي تسهم بشكل أو بآخر في جعل حياتنا أفضل وأكثر ذكاءاً، ولأن التكنولوجيا نهر لا ينضب ولا يجف فإن سقف توقعاتنا يرتفع يوماً بعد يوم بأنها ستعدنا بالكثير من التطورات والثورات التقنية بشكل متسارع وفي وقت قصير.

من أمثلة هذه الثورات التقنية التي أنتشرت كالنار في الهشيم خلال السنوات القليلة السابقة تقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد والتي رغم أنها ما تزال في طور التطور والنمو ومازالت تخضع للتطوير والإبتكار، وبالرغم من أنها شكلت طفرة هائلة في عالم التصنيع إلا أن تطويرها فيما يبدو لم يلبي جميع الإحتياجات المطلوبة منها وكان قصورها عن القيام ببعض المهمات المنوطة بها دافعاً للباحثين لتطوير تقنية ثورية أخرى وهي تقنية الطباعة رباعية الأبعاد 4D Printing والتي تشبه في مضمونها الطباعة ثلاثية الأبعاد ولكنها تتفوق كثيراً في الوظائف التي تقوم بها.

ماهي الطباعة رباعية الأبعاد؟

طباعة

يمكن القول أن الطباعة رباعية الأبعاد هي تطوير للطباعة الثلاثية الأبعاد وليست تقنية جديدة فهي أستفادت من التطور الهائل الذي وصلت إليه الطباعة ثلاثية الأبعاد وأضافت عليه بعداً آخر ففي الطباعة الثلاثية الأبعاد يمكن إنتاج أشكال وأشياء ثابتة البنية أما في الطباعة رباعية الأبعاد فيمكن إنتاج أشياء وأشكال تغير من بنيتها مع مرور الزمن ومثال على ذلك الهايدروجيل المركب المستخدم في صنع الصمامات وهي نوع من الهياكل تتمسك بالمياه مما يغير في شكلها عند غمرها بالمياه.

وسبب ذلك أن الطباعة رباعية الأبعاد تعتمد في الأساس على مبدأ الضغط أو ما يعرف باسم tensegrity وهو عبارة عن نظام يمكن الهيكل الخفيف أو القوي من التغير عند تعرضه لطاقة خارجية مما يسمح بتغيير شكل المجسم المطبوع بالاستناد إلى التوازن بين أجزائه، يضاف لذلك أن الهياكل المطبوعة والتي تعتمد على مبدأ الضغط تكون دائماً خفيفة الوزن إلا أنها قوية جداً ومتماسكة.

تعتمد الطباعة رباعية الأبعاد في عملها على مبدأين رئيسيين وهما المحفزات والتحول، فالمحفزات Triggers تعتبر العامل الأهم في عمل الطباعة رباعية الأبعاد وتشمل المحفزات الضوء والمياه والحرارة والكهرباء والطبع هناك محفزات أخرى وبدون هذه المحفزات لا يمكن أن تحدث عملية التحول transform التي تعمل على إفراد الهياكل الثلاثية الأبعاد إلى ثنائية الأبعاد.

إستخدامات الطباعة رباعية الأبعاد

طباعة رباعية الأبعاد

للطباعة رباعية الأبعاد إستخدامات كثيرة ولا يمكن حصر جميع إستخداماتها هنا ولكن سنذكر أهمها:

  • تصنيع منتجات منزلية يمكن أن تتكيف مع درجة الحرارة أو الرطوبة لتحسين الأداء لهذه المنتجات وبالتالي تحسين سبل الراحة ومثال على ذلك المنتجات الخاصة بالأطفال والملابس وغيرها.
  • مجال الرعاية الصحية حيث يعمل الباحثون على تطوير مكونات حيوية يمكن زرعها في جسم الإنسان.
  • المساعدة في إجراء العمليات الجراحية من دون تدخل الطبيب مثل أنابيب القلب التي تم تصميمها بهذه التقنية.
  • بناء المنازل الصديقة للبيئة التي تغير من درجة حرارتها حسب حالة المناخ فضلاً عن توفير الإضاءة الجيدة ودرجة الحرارة المناسبة.
  • المساعدة في إستكشاف الفضاء الخارجي حيث ستسهل هذه التقنية في تعبئة المواد المحمولة إلى الفضاء.
  • تصنيع روبوتات قادرة على تغيير شكلها لأداء مهام معينة.

لأول مرة طباعة نسيج القلب البشري عن طريق تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد

مستقبل الطباعة رباعية الأبعاد

رغم التطور الكبير الذي تشهده هذه التقنية فإن الباحثون يستهدفون الكثير والكثير منها في المستقبل القريب مثل إنتاج هياكل أكثر تطوراً وتعقيداً يمكن إستخدامها داخل جسم الإنسان وبالرغم من أنه تم إنتاج بعض من هذه الهياكل إلا أنها تفسد بعد مرور بعض الوقت لذلك فإن الحاجة تبدو ملحة لإنتاج هياكل أخرى تتميز بالمتانة وبأداء محسن لتعمل لوقت طويل، يضاف لذلك توسيع مدى إستخدام الطباعة رباعية الأبعاد لتشمل الكثير من المجالات في حياتنا المستقبلية.

ما تزال التقنية في بدايتها وقد تبدو فكرتها في بادئ الأمر ضرباً من الخيال إلا أن العلم والتكنولوجيا لم يتركا مجالاً لذلك فالتطور مذهل والإبتكارات لا تتوقف وعقل الإنسان لا يكف عن الإبداع.

0

شاركنا رأيك حول "كل ما تود معرفته عن تقنية الطباعة رباعية الابعاد 4D Printing"