عصر الطباعة ثلاثية الأبعاد … (الحلقة الأولى) المفهوم والنشأة والتاريخ

ماهي الطباعة ثلاثية الابعاد
1

يعيش العالم منذ خمسينيات القرن المنصرم وحتى اليوم، ثورة تقنية غير مسبوقة وآخذة في التسارع بصورة لم تشهدها الحضارة البشرية في أي من عصور ازدهارها، فمنذ انطلاق الخطوات الأولى لعالم الحوسبة الآلية، ومع تطورها الذي لم يتوقف حتى الآن، انطلقت عدة تقنيات مصاحبة لم تشكل العالم على الصورة التي نراه عليها اليوم فقط، بل رسمت ملامح مستقبل ينتظرنا مفتوح على كل الاحتمالات المتعلقة بالتطور التقني، فأجهزة الحاسوب أصبحت بحجم كف اليد، والتواصل أصبح عابرًا للفضاء، والسيارات أصبحت قادرة على قيادة نفسها، وأصبحت الطباعة ثلاثية الابعاد.

وهذا التطور الأخير الذي انطلق ليشمل مجالات عدة بدايةً من تصنيع ألعاب الأطفال، مرورًا ببناء المساكن الجاهزة، وصولًا لاستخدام الخلايا البشرية في طباعة الأعضاء الحيوية، هو ما نستكشف عالمه بالتفصيل في هذه الدراسة التي نقدمها لكم في حلقات مسلسلة تبدأ من اليوم.


ماهي الطباعة ثلاثية الأبعاد

تنتمي الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى مجال تقنيات “التصنيع بالإضافة” Additive Manufacturing حيث يتم تكوين وتصنيع مجسم ثلاثي الأبعاد عبر إضافة عدة طبقات رفيعة من مادة معينة أو من عدة مواد مختلفة، ومع اختلاف تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد المنقسمة إلى ثلاث تقنيات، يبقى المبدأ واحد، حيث يتم استخدام تصميم رقمي ثلاثي الأبعاد في إنتاج مجسم واقعي ملموس.

رسم توضيحي يشرح مراحل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد

إذًا التصميم الرقمي ثلاثي الأبعاد المُنتج عبر تطبيقات خاصة بأجهزة الحاسوب هو العنصر الرئيسي في هذا النوع من الطباعة، بمعنى أنّها تمثل النص الذي يتم طباعته في الطباعة الورقية العادية، وكما أنّه لا يمكن طباعة ورقة بيضاء، لا يمكن استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد دون تصميم رقمي متوافق معها.

وتتميز الطباعة ثلاثية الأبعاد عن غيرها من تقنيات التكوين والتصنيع؛ لأنّها توفر حلولًا أسهل وأسرع وأقل تكلفة، كما أنّها تتيح تكوين تصميمات معقدة تحتاج إلى تداخل الكثير من عمليات التصنيع العادية، حيث يمكن من خلالها تكوين مجسمات باستخدام مواد ومواصفات فيزيائية مختلفة بأسلوب مدمج شديد السلاسة، وسوف نلقي نظرة مفصلة حول كافة خطوات هذه العملية بعد أن نتعرف على تاريخ هذه التقنية الثورية الرائدة.


تاريخ الطباعة ثلاثية الأبعاد

أواخر عام 1980 ظهر المبدأ الأول للطباعة ثلاثية الأبعاد والتي سميت حينها بتقنية النماذج الأولية السريعة Rapid Prototyping، حيث حاول د. كوداما في اليابان تسجيل براءة اختراع لوسيلة يمكن من خلالها تصنيع النماذج الأولية للمجسمات الكبرى بصورة أسهل وأسرع، وقد فشل د. كوداما في إتمام تسجيل اختراعه لعجزه عن توفير كافة البيانات المطلوبة قبل الفترة المحددة، وهو ما أتاح الفرصة عام 1986 للمخترع “تشارلز هال” لتسجيل براءة اختراعه التي حملت اسم “جهاز التجسيم” Stereolithography Apparatus، وهو اسم الآلة التي اخترعها عام 1983 وانطلق منها لتأسيس شركة “ثري دي سيستمز كوربوريشن 3D Systems “Corporation، والتي لا تزال تعد واحدة من أهم شركات الطباعة ثلاثية الأبعاد حتى يومنا هذا.

طابعة SLA-1 أول طابعة ثلاثية الأبعاد في العالم
طابعة SLA-1 أول طابعة ثلاثية الأبعاد في العالم

في عام 1987 كشفت شركة “ثري دي سيستمز” عن SLA-1 وهي أول نسخة تجارية عرفها العالم للطابعة ثلاثية الأبعاد، وهو العام نفسه الذي شهد تسجيل الباحث الأمريكي “كارل ديكارد” لبراءة اختراع “التلبيد عبر الليزر الانتقائي” Selective Laser Sintering وأسس أول الشركات المنافسة في هذا المجال، قبل أن تقوم الشركة الأولى بالاستحواذ عليها عام 1989، وهو أيضًا العام الذي شهد ظهور شركة “ستراتسيس” المالكة لبراءة اختراع FDM اختصارًا لمصطلح Fused Deposition Modelling أي “النمذجة عبر الترسيب والصهر”، وهي الشركة التي لا تزال تعمل في المجال ذاته حتى يومنا هذا.

طابعة BfB RapMan التي ظهرت عام 2007

مثَّلت إذًا حقبة الثمانينيات من القرن الماضي بداية انطلاق تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، ومنه مرت هذه التقنية بتطورات كبيرة خلال العقد الأخير من القرن ذاته والعقد الأول من الألفية الجديدة، وقد ركز هذا التطور في بدايته على الأغراض الصناعية، حيث توالت براءات الاختراع التي تضيف طرق وأساليب جديدة لاستخدام النماذج المصممة رقميًا في إنتاج وتصنيع مجسمات أولية، وقد اتسمت الطابعات ثلاثية الأبعاد حينها بارتفاع أسعارها الملحوظ حتى أطلقت شركة “ثري دي سيستمز” عام 2007 أول طابعة ثلاثية الأبعاد متكاملة بسعر يقل عن 10 آلاف دولار، وفي عام 2009 شهد العالم الكشف عن طابعة BfB RapMan وهي الطابعة التي جعلت الطباعة ثلاثية الأبعاد أكثر سهولةً وتداولًا، وأسست للطابعات التي نراها اليوم في الأسواق والمستخدمة في عدة مجالات مختلفة.

في الحلقة القادمة من هذه السلسلة نتعرف تفصيليًا على تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، ونستعرض مختلف تقنياتها وأساليبها، وخطوات عملها، فتابعونا.

1

شاركنا رأيك حول "عصر الطباعة ثلاثية الأبعاد … (الحلقة الأولى) المفهوم والنشأة والتاريخ"