لماذا تمثل الطباعة ثلاثية الأبعاد طفرة صناعية كبيرة؟

الطباعة الثلاثية الأبعاد أو تقنية 3D Printing هي تكنولوجيا بالغة التطور ظهرت خلال السنوات الأخيرة، يتم استخدام تلك التقنية بشكل رئيسي في طباعة المجسمات المختلفة، أي أن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد تعمل على تحويل أي تصميم رقمي معد بواسطة البرامج الحاسوبية إلى مجسمات مصنوعة من أي مادة مختارة. وقد حققت تقنية الطباعة ذات الأبعاد الثلاثية انتشاراً واسعاً حول العالم خلال فترة وجيزة ويعتقد العلماء أنها تنتشر بدرجة أكبر على مستوى العالم خلال السنوات القليلة القادمة، كما يرون أن تلك التقنية تعد بمثابة طفرة علمية وصناعية.. ترى لماذا ؟ وفوائد الطباعة باستخدام تلك التقنية وما الذي يميزها عن غيرها من التقنيات الأخرى؟

استخدامات ومميزات الطباعة ثلاثية الأبعاد :

يرى العلماء أن عهداً صناعياً جديداً قد بدأ في اللحظة التي استخدمت فيها تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ،حيث ساعدت تلك التقنية على جعل أعمال التصنيع أسرع وأسهل وأقل تكلفة، ومن أبرز المزايا التي توفرها تلك التقنية الفريدة ما يلي:

تنوع استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد :

يعد تنوع الاستخدامات من العوامل الرئيسية التي ساهمت في شيوع الطباعة ثلاثية الأبعاد خلال السنوات الماضية، حيث صار يتم الاعتماد عليها في مختلف المجالات بما في ذلك المجالات شديدة التعقيد، مثل مجال هندسة الطيران حيث بدأت بعض الدول في تصنيع قطع غيار الطائرات المدنية والحربية عن طريق تصميم تلك القطع حاسوبياً ثم تحويلها إلى مجسمات عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد مما يوفر الوقت والنفقات، كذلك تم استخدام نفس التقنية في المجالات الطبية المعقدة مثل تصميم الأطراف الصناعية وتحويلها إلى مجسمات، بل والأكثر من ذلك أن تلك التقنية استخدمت في صناعة عضلة القلب الصناعية.

تشير الدراسات الحديثة أيضاً إلى إمكانية استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في الصناعات الثقيلة والضخمة، حيث أجريت بعض التجارب حول إمكانية صناعة السيارة بالكامل باستخدام تقنية الطباعة ذات الأبعاد الثلاثية، والنتائج كانت مدهشة حيث وجد الخبراء أن تصنيع السيارة الواحدة بتلك الوسيلة لن يستغرق سوى 44 ساعة فقط، أي يمكن من خلالها صناعة سيارة من الألف إلى الياء في أقل من يومين.

بجانب التصميمات المعقدة المتمثلة في قطع الغيار الميكانيكية والأطراف الصناعية وأعضاء الجسم الاصطناعية، تم إجراء طباعة ثلاثية الأبعاد للعديد من المنتجات الأخرى، مثل الكاميرات الديجيتال والهواتف الخلوية وغير ذلك، مما دفع العلماء إلى القول بأن استخدام تلك التقنية وتزايد معدلات الإقبال عليها يهدد مستقبل الأيدي العاملة في العالم، حيث من المتوقع أن تستغنى المصانع عن 50% تقريباً من القوى العاملة في المستقبل بسبب تلك التقنية.

إمكانية نسخ التصميمات :

مصطلح الطباعة ثلاثية الأبعاد لا يشار به إلى عملية إنتاج النموذج الأول من الأشياء فحسب، أي تحويل التصميم الحاسوبي إلى مجسم مادي ثلاثي الأبعاد فحسب، بل أن يمكن اعتماداً على التقنية نفسها نسخ ذلك النموذج الأول وصناعة مئات النسخ منه، أي أن المصانع يمكنها مضاعفة حجم إنتاجها من المواد المختلفة اعتماداً على تلك التقنية.

يتطلب الأمر فقط توفير نظام ماسح ضوئي ثلاثي الأبعاد Scanning وكاميرا عالية الجودة والحساسية، ومن ثم يمكن تكرار النموذج وإنتاج عدد لا نهائي من النسخ، مما يعني أن خط إنتاج كامل داخل أحد المصانع لم يعد يتطلب سوى توفير آلات الطباعة والنسخ بالإضافة إلى عامل واحد فقط.

انخفاض تكلفة الطباعة ثلاثية الأبعاد :

عند الحديث عن أي من الأمور التي تخص مجال الصناعة وقطاع الأعمال، فإن التركيز ينصب على متوسط التكلفة باعتبارها العامل المحوري في دراسة الجدوى الخاص بأي مشروع، وقد أثبتت تلك التقنية أنها فريدة في كل شيء بما في ذلك التكلفة، حيث أن الأدوات المستخدمة في الطباعة منخفضة الثمن نسبياً مقارنة بالنتائج التي يتم تحقيقها من خلالها، وهو ما ساعد على انتشارها بصورة ملفتة للنظر خلال السنوات القليلة الماضية.

تشير الدراسات إلى أن تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد ستفرض سيطرتها على قطاع الأعمال العالمي خلال فترة وجيزة، حيث أن تكلفة الصناعة المنخفضة تتيح إمكانية استخدامها حتى من قبل المصانع الصغيرة والتي تعمل في الصناعات الخفيفة، مثال ذلك إمكانية استخدام تلك التقنية في الصناعات البلاستيكية أو تصميم وإنتاج الإكسسوارات والملابس وحتى ألعاب الأطفال وغير ذلك من المواد.

سهولة إجراء التعديلات المختلفة :

من المشاكل التي تواجه المصممين وبالتبعية المصنعين ما يكتشفونه من عيوب في تصميماتهم بعد الانتهاء منها، ذلك بالتأكيد يكون مخيباً للآمال ويصيبهم بشيء من الصدمة، ومن مميزات تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد أنها تساعد رواد الأعمال على تفادي تلك المشاكل المتكررة التي تكلفهم الكثير من الوقت والجهد إلى جانب الخسائر المادية.

تعتمد تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على تحويل أي تصميم رقمي ثلاثي الأبعاد إلى مجسم مادي على أرض الواقع مصنوعاً من الخامات الطبيعية والمختارة ابتداءً من البلاستيك وحتى الفولاذ، ولأن الأمر أولاً وأخيراً يعتمد على جودة التصميم الأصلي “الرقمي” فإن ذلك يسهل من عملية إجراء التعديلات والقيام بأعمال الحذف والإضافة على التصميم الأصلي وصولاً إلى النموذج المثالي.

دقة التصميم ومثالية المنتج النهائي :

عند شراء الأدوات المصنوعة اعتماداً على الوسائل الصناعية التقليدية غالباً ما نكتشف بعض الأخطاء بها، مثل زوائد الخامات في بعض الأنحاء أو انحراف في جزء منها وغير ذلك من الأمور التي يطلق عليها مسمى عيوب التصنيع، لكن الخبراء يؤكدون أن تلك المشكلة في طريقها إلى الزوال بفضل استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد 3D Printing.

أثبتت التجربة العملية أن صناعة المواد المختلفة اعتماداً على تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد يتسم بدرجة عالية من الدقة والنتائج المحققة من خلالها تتسم بدرجة كبيرة من المثالية، الأمر الذي يجعل منها التقنية الأفضل على الإطلاق في مجال الصناعة وتتفوق من حيث جودة المنتج النهائي على الآلات والماكينات الصناعية التقليدية.

استخدامات طبية متعددة :

الطباعة الثلاثية الأبعاد لا يقتصر استخدامها على مجال الصناعة فقط، بل أن المميزات التي توفرها تلك التقنية تجعلها أكثر أهمية وشمولية من ذلك، ويعتبر القطاع الطبي هو المستفيد الأكبر من تلك التقنية المميزة بالغة التطور والتقدم.

ذكرنا سابقاً أن تقنية 3D Printing يتم استخدامها في صناعة الأجهزة التعويضية مثل الأطراف الصناعية أو الأعضاء البديلة وغير ذلك، لكن ذلك لا يمثل الاستخدام الطبي الوحيد لها، بل أن الأطباء يعتمدون عليها أمور متعددة ومتنوعة حتى أن الخبراء -في هذا المجال- يؤكدون على أن التقنية الحديثة ستضاعف نسب شفاء الأمراض وتقلل من خطورة المشكلات الصحية الجسيمة بما في ذلك مرض السرطان وتشوه الجنين وغير ذلك، ومن أبرز مظاهر استخدام تقنية الطباعة الثلاثية في المجال الطبي ما يلي:

• تحويل الأجزاء المصابة إلى مجسمات مادية ملموسة مما يسهل من عملية التحليل والتشخيص ويعد ذلك الأمر بالغ الأهمية خاصة بالنسبة للأجزاء المعقدة مثل الخلايا السرطانية وما شابهها
• تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد في عمل نموذج مصغر من الجنين للكشف عن وجود أي تشوهات في وقت مبكر
• استخدام الطباعة في صناعة الأدوات الطبية مثل أدوات الجراحة وما شابهها
• صناعة مجسمات بالغة الدقة لأعضاء الجسم المختلفة بهدف الدراسة والتعلم
• صناعة المفاصل الصناعية والمسامير الطبية وغيرها من المواد