التخطي إلى المحتوى

تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد دليل موجز، أو التصنيع الإضافي هي ثورة الصناعة الحديثة لما توفره من ميزات كثيرة في مختلف المجالات. من تسهيل عملية الطباعة وتقليل التكاليف وغير ذلك. فما هي تقَنية الطباعة ثلاثية الأبعاد وكيف تعمل وما هو أنواعها والمواد المستخدمة فيها وأبرز استخداماتها، وما هي مميزاتها وعيوبها؟


مقدمة عن الطباعة ثلاثية الأبعاد

الطباعة ثلاثية الأبعاد تعني صنع كائنات صلبة ثلاثية الأبعاد من ملف رقمي. إذ يتم إنشاء كائن مطبوع ثلاثي الأبعاد باستخدام عمليات مضافة.  في عملية مضافة، يتم إنشاء كائن عن طريق وضع طبقات متتالية من المواد حتى يتم إنشاء الكائن.  يمكن رؤية كل طبقة من هذه الطبقات على أنها مقطع عرضي مقطع إلى شرائح رفيعة من الكائن.

تاريخ الطباعة ثلاثية الأبعاد

يعود تاريخ الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى بداية الثمانينيات في اليابان. حيث حاول Hideo Kodama عام 1981 العثور على طريقة لتطوير نظام سريع للنماذج الأولية. فتوصل إلى نهج طبقة فوق طبقة للتصنيع، باستخدام راتنج حساس للضوء تم بلورته باستخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية.

كيف تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد وفق الخطوات التالية:

  • تصميم نموذج: باستخدام البرامج الحاسوبية مثل الأوتوكاد، أو للمبتدئين Tinkercad.
  • تحول الطابعة رسم CAD إلى طبقات مقطعية ثنائية الأبعاد منفصلة توضع واحدة فوق الأخرى، بدون الورق بينهما. 
  • لكن بدل الحبر ترسب طبقات من المسحوق المصهور، ثم تدمجها باستخدام مادة لاصقة أو ضوء فوق بنفسجي.
  • تبثق الطابعة البلاستيك المصهور من فوهة صغيرة تتحرك حولها بدقة الكمبيوتر.
  • يطبع طبقة واحدة، وينتظر كي يجف، ثم يطبع أعلاها الطبقة التالية.
الطباعة ثلاثية الأبعاد
مبدأ عمل الطِباعة ثلاثية الأبعاد

أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد

أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد متعددة وتشمل:

  •  الطباعة الحجرية المجسمة (SLA).
  •  التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS).
  •  نمذجة الترسيب المنصهر (FDM).
  •  عملية الإضاءة الرقمية (DLP).
  •  Multi Jet Fusion (MJF).
  •  بولي جيت.
  •  تلبيد المعادن بالليزر المباشر (DMLS).
  •  ذوبان شعاع الإلكترون (EBM).

المواد المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد

في الوقت الحالي تتعدد المواد المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد، إذ يتوفر مجموعة كبيرة من أنواع المواد، كما تتوفر تلك المواد في حالات مختلفة مثل الراتنج، خيوط، حبيبات، مسحوق، كريات، وغير ذلك. تستخدم الخيوط من قبل الطابعات بهدف إنشاء المجسمات. تأتي بأحجام وأنواع وألوان مختلفة، ومجموعة مختلفة من المواد مثل البلاستيك، واللدائن والنايلون.

لكن عليك معرفة المواد المناسبة لمنتجك، حتى تختار نوع الطابعة التي يجب شراؤها. وعند شراء الخيوط يجب أن تأخذ في الاعتبار مميزات المختلفة للمواد مثل أقطار الخيوط. إذ تم تصميم كل نموذج للطابعات للعمل مع قطر واحد فقط والقطر الأكثر شيوعا هو 1.75 ملم و 3.00 ملم.

فوائد الطباعة ثلاثية الأبعاد

 تتمثل فوائد الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل أساسي بأنها تمكنك من إنتاج أشكال معقدة باستخدام مواد أقل من طرق التصنيع التقليدية. إضافة إلى المميزات التالية:

  • النماذج الأولية السريعة: يمكن الطِباعة ثلاثية الأبعاد تصنيع الأجزاء في غضون ساعات، مما يؤدي إلى تسريع عملية إنشاء النماذج الأولية.
  • الطباعة عند الطلب: فلا تحتاج إلى مساحة كبيرة لتخزين المخزون، عكس عمليات التصنيع التقليدية.  مما يوفر المساحة والتكاليف حيث لا توجد حاجة للطباعة بكميات كبيرة ما لم يكن ذلك مطلوبًا. إذ تخزن جميع ملفات التصميم ثلاثية الأبعاد في مكتبة افتراضية حيث تتم طباعتها باستخدام نموذج ثلاثي الأبعاد كملف CAD أو STL.
  • أجزاء قوية وخفيفة الوزن: هذا مهم بشكل خاص في صناعات مثل السيارات والفضاء حيث يمثل الوزن الخفيف مشكلة ويمكن أن يوفر كفاءة أكبر في استهلاك الوقود.
  • مجسمات ذات خصائص محددة: كما تستطيع إنشاء أجزاء من مواد مصممة خصيصًا لتوفير خصائص محددة مثل مقاومة الحرارة أو القوة العالية أو مقاومة الماء.
  • التقليل من الهدر: يتطلب إنتاج الأجزاء فقط المواد اللازمة للجزء نفسه، مع القليل من الفاقد أو بدونه مقارنة بالطرق البديلة التي يتم قطعها من قطع كبيرة من المواد غير القابلة لإعادة التدوير.
  • فعالية التكلفة: توفر هذه التقنية الوقت وبالتالي التكاليف المرتبطة باستخدام آلات مختلفة للتصنيع.
  • سهولة الوصول: أصبحت متاحة بشكل متزايد مع المزيد من مزودي الخدمة المحليين الذين يقدمون خدمات الاستعانة بمصادر خارجية لأعمال التصنيع.
  • صديقة للبيئة: كونها تقلل من كمية هدر المواد المستخدمة، فإن هذه العملية صديقة للبيئة بطبيعتها. كما تمتد إلى تحسين كفاءة الوقود من خلال استخدام أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد خفيفة الوزن.

سلبيات الطباعة ثلاثية الأبعاد

كأي عملية أخرى، هناك أيضًا عيوب يجب مراعاتها قبل اختيار استخدام هذه العملية، من سلبيات الطباعة ثلاثية الأبعاد:

  • مواد محدودة: صحيح يمكن إنشاء عناصر في مجموعة مختارة من البلاستيك والمعادن، لكن الاختيار المتاح للمواد الخام ليس شاملاً. يعود ذلك إلى حقيقة أنه لا يمكن التحكم في درجة حرارة كل المعادن أو البلاستيك بما يكفي للسماح بالطباعة ثلاثية الأبعاد. بالإضافة إلى ذلك، فهناك مواد لا يمكن إعادة تدويرها والقليل منها آمن للطعام.
  • حجم البناء المقيد: ذوبان الليزر الانتقائي حاليًا على غرف طباعة صغيرة تحد من حجم الأجزاء التي يمكن طباعتها. يجب طباعة أي شيء أكبر في أجزاء منفصلة وربطها مع بعضها البعض بعد عملية الإنتاج. قد يؤدي ذلك إلى زيادة التكاليف والوقت للأجزاء الأكبر نظرًا لحاجة الطابعة إلى طباعة المزيد من الأجزاء قبل استخدام العمالة اليدوية لربط الأجزاء مع  بعضها.

اقرأ أيضاً: تقنية القلم ثلاثي الأبعاد.

تخصصات الطباعة ثلاثية الأبعاد ومجالات استخدامها

لقد غزت الطباعة ثلاثية الأبعاد مختلف مجالات الحياة، لكن تتمحور أهميتها بشكل أساسي في عملية التصنيع. ومن أبرز تخصصات الطباعة ثلاثية الأبعاد ومجالات استخدامها:

الطباعة ثلاثية الأبعاد في البناء

تتجلى أهمية الطباعة ثلاثية الأبعاد في البناء من خلال إنشاء ملاجئ طارئة للمناطق في الأوقات الحرجة بعد حدوث كارثة طبيعية. بالإضافة إلى ذلك إمكانية تحقيق رؤى معمارية جديدة. تضم تطبيقاتها في مجال البناء البثق (الخرسانة / الأسمنت والشمع والرغوة والبوليمرات)، وترابط المسحوق (رابطة البوليمر والرابطة التفاعلية والتلبيد) واللحام الإضافي. كما تحوي مجموعة واسعة من التطبيقات في كلا القطاعات الخاصة والعامة سواء كانت تجارية أو صناعية.

الطباعة ثلاثية الأبعاد في الطب

تتمثل أهمية الطباعة ثلاثية الأبعاد في الطب والصحة في تصنيع المعدات الطبية الشخصية. فمن المعروف أن المعدات الطبية باهظة الثمن. لذا الجبائر ثلاثية الأبعاد، والنماذج الطبية المستخدمة قبل العمليات الجراحية أو غيرها من الوسائل الضرورية. كما تستخدم في القطاع الطبي للمساعدة في إنقاذ الأرواح عن طريق طباعة أعضاء لجسم الإنسان مثل الكبد والكلى والقلب.

الطباعة ثلاثية الأبعاد في التعليم

الطباعة ثلاثية الأبعاد في التعليم يمكن لأي مدرس صنع مجسم للدرس الذي يريد شرحه، شريطة توفر تلك الطابعة في المدرسة. 

الاستثمار في الطباعة ثلاثية الأبعاد

يمكن الاستثمار في الطباعة ثلاثية الأبعاد من خلال إنتاج منتجات وبيعها، ومن منتجات الطباعة ثلاثية الأبعاد: مجوهرات، أواني، العاب أطفال، اغراض زينة حافظات للهواتف الذكيه وما إلى ذلك.


في الختام، يمكن اخصار القول أن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد قد حققت نقلة نوعية في مجال التصنيع ذلك لما قدمته من المزايا الرائعة.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.