طباعة ثلاثى الابعاد مستقبل لابداع لصناعات جديدة عالمية لتغير العالم Print three-dimensional future of creativity for new industries to global change the world

طباعة ثلاثى الابعاد مستقبل لابداع لصناعات جديدة عالمية لتغير العالم

Print three-dimensional future of creativity for new industries to global change the world

هذه المصادر و الشبكات المجانية تساعد على تطوير هذه التكنولوجية بشكل سريع جدا, من ناحية إنشاء نماذج جديدة, زيادة دقة الطباعة و أنواع المواد الأولية المستخدمة. ففي حين أن أحد ما في مقدونيا قد يقوم بتطوير البرنامج, في الوقت نفسه شخص آخر في مومباي يقوم بعمل إضافات فيزيائية على الرأس القاذف للطابعة و شخص آخر في سنغافوره يحمل فيديوهات تعليمية على اليوتيوب تعلمك كيف تركب الطابعة بنفسك. بل و هناك مجموعات في المدن الكبرى تحديدا مثل لندن تلتقي بشكل مستمر

التطوير التطوعي المفتوح للطابعات الثلاثية الأبعاد بدأ في 2009, قبل ذلك, هذه التكنولوجية كانت محمية أي محتكرة من قبل الشركات الكبرى في هذا المجال مع وجود حافز صغير جدا للمشاركة بها, و لكن هذا قد تغير جذريا.

أغلب الطابعات الموجودة في الأسواق حاليا تستخدم طريقة التصنيع يتم فيها وضع طبقات فوق بعضها, طبقة تلو الأخرى حتى يتم تعمير و تشكيل الشكل النهائي المطلوب. و هذا يبدأ ببرنامج تم تطويره من قبل الذي يقوم بمعالجة الملفات ذات نطاق . أو الملف التجسيمي بحيث يتم تقسيم التصميم إلى طبقات و يتم تحويل الصور الثلاثية الأبعاد إلى قالب رقمي يتكون من عدة طبقات رقيقة أفقية. بعض الطابعات يمكنها استخدام مادتين مختلفتين في الطباعة, الأولى تستخدم في طباعة الشكل و الأخرى عبارة عن مادة داعمة يمكن التخلص منها و وظيفتها هي الفصل بين الأجزاء المختلفة للشكل المطبوع مما يتيح المجال لطباعة جهاز بأكمله مرة واحدة دون الحاجة إلى طباعة أجزاء مختلفة و من ثم تركيبها.

هذه العملية تدعى بقذف أي التشكيل من الترسيب المنصهر. يتم تغذية الطابعة خاص من البلاستيك و التي يمر بالرأس القاذف للطابعة و الذي بدوره يعمل بشكل أوتوماتيكي بحيث يشغل و يقف تدفق المادة الأولوية بنفسه في حين أنه يتحرك بشكل منتظم.

بعض الطابعات الأخرى يقوم الرأس القاذف بقذف مادة لاصقة تقوم بلصق حبيبات صغيرة كالبودرة و تجمعها حتى تقوم بتشكيل المجسم على شكل طبقات

يتم تكوين جسم بوضع طبقات متتالية من مادة ما فوق بعضها البعضوالطابعات ثلاثية الأبعاد في العادة أسرع وأوفر وأسهل في الاستعمال من التكنولوجيات الأخرى للتصنيع بالاضافة. وتتيح الطابعات ثلاثية الأبعاد للمطورين القدرة على طباعة أجزاء وتجميعات وتركيبات مصنوعة من مواد مختلفة وبمواصفات ميكانيكية وفيزيائية مختلفة في عملية بناء واحدة. التكنولوجيات المتقدمة للطباعة ثلاثية الأبعاد تنتج نماذج تشابه كثيراً منظر وملمس ووظيفة النموذج الأولي للمنتج.

في السنوات الأخيرة، أصبح من الممكن مالياً تطبيق الطباعة ثلاثية الأبعاد على مستوى المشروعات الصغيرة-المتوسطة، بذلك انتقلت النمذجة من الصناعات الثقيلة إلى البيئة المكتبية، وبأسعار تصل إلى 5,000 دولار للطابعة ثلاثية الأبعاد. كما أنه يمكن تطبيقها الآن في نفس الوقت على مجموعات مختلفة من المواد.

وكذلك تقدم الطباعة ثلاثية الأبعاد عروض هائلة لتطبيقات الإنتاج. وتستخدم هذه التقنية في المجوهرات، الأحذية ، العمارة، الهندسة، والانشاءات، السيارات، الطائرات، طب الأسنان والصناعات الطبية

ولقد ارتبط مصطلح الزخرفة بالخطوط ورسومات والصور لطباعة الورقية او الطباعة النسيج في أذهان الكثيرين بالمنتجات ذات البعدين وبتقنيات سواء على أو حتى طباعة الصور، ولكن أن يرتبط مصطلح الطباعة باحدى طرق التشكيل فذلك لم يتعوده العاملون في مجال. وما زالت طريقة الطباعة ثلاثية الأبعاد تحت التطوير من قبل بعض الشركات العالمية وذلك بقصد الوصول الى انتاج سريع ومرن لأجزاء النموذج الأول وكذلك الأجزاء النهائية للمنتج مباشرة من النموذج المصمم

الحاسب الآلي بمساعدة برنامج

وهذه الطريقة لم يسبق لها مثيل في المرونة، حيث يمكن انتاج أي جزء أو شكل هندسي وبعدة خامات مثل الخزف، المعادن، البوليمرات، المركبات الأخرى

التكنولوجيات

تستخدم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لبناء أجزاء المنتج أو النموذج الأول في شكل طبقات، حيث يرسم الجزء المطلوب بمساعدة برنامج أوتوكاد ثم يقسم التصميم إلى رسوم محوسبة (Algorithm Draw) بحيث يحتوي كل رسم على المعلومات والتافصيل الدقيقة لكل طبقة.

ويتم بناء كل طبقة بنثر أو نفث مسحوق الخامة (powder) فوق سطح طبقة أخرى من المسحوق تم اعدادها كأساس.

ويتم تكوين أو بناء الطبقات بتقنية مشابهة لتلك المستخدمة في حالة الطباعة بالنفث الحبري (Ink-jet printing)، وتستخدم في هذه التقنية مواد رابطة (Binders) للخامات لتربط الحبيبات لكي يتم تشكيل

ويقوم مكبس (Piston) بضغط طبقة المسحوق الأساسية لتثبيتها ومن ثم يرتفع ليقوم بضغط الطبقة التالية التي سيتم نفصها ثم ربط حبيباتها باستخدام المواد الرابطة، ويتم تكرار بناء طبقة فوق طبقة حتى يكتمل تشكيل الجزء المطلوب.

ويتم نفث القطرات حسب الطلب حيث يقوم النافث (Nozzle) بتوزيع كميات منفصلة أو مستمرة من المواد الرابطة تترسب فوق طبقة من المسحوق سواء أكان مادة خزفية أو معدن أو بوليمرات والذي سوف يتحول الى قطاع رقيق للشكل المطلوب وبتكرار النفث للخامات والمواد الرابطة تتكون الطبقة تلو الأخرى حتى نحصل على الشكل النهائي.

ويمكن تشكيل أي خامة توجد في صورة مسحوق بواسطة طريقة الطباعة الثلاثية وأكثر من ذلك لأن الخامات المختلفة يمكن توزيعها أو نفثها بعدة رؤوس طباعة مختلفة، ويمكن أن نجري تحكم على تركيب الخامة كما يمكن أن نحدد بدقة متناهية الأماكن المناسبة لسقوط القطرات وذلك بقصد الحصول على ملامس محددة وللتحكم في التركيب الجزيئي الداخلي للجزء المنتج.

بعد ذلك تتم المعالجة الحرارية، حيث يتم التخلص من المسحوق غير المرتبط وكذلك المواد الرابطة الغير مرغوب فيها.

ويتم الحريق أو المعالجة الحرارية لدرجات حرارة تتعدى 1000 درجة مئوية حيث تحدث عملية التلبيد (sintering) لاكساب الجسم صلابة ومتانة تلائم الاستخدام.

ويستخدم في هذه التقنية نوعين من المواد الرابطة، النوع الأول يتفاعل ويترابط مع الخامات أو المساحيق المستخدم سواء كانت خزف أو معدن، أما النوع النوع الثاني فلا يتفاعل مع الخامات ويتبخر أثناء عملية الحرق الثاني فلا يتفاعل مع الخامات ويتبخر أثناء عملية الحرق

700 × 394 - shorouknews.com

الاستخدامات

تستخدم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بكثرة وبشكل أساسي في مجال الطب والصيدلة إلا أن لها تطبيقات في مجالات أخرى مثل الخزف والمعادن، وتشكيل قوالب الصب. ويقول مبتكر الطباعة الثلاثية أن أساسيات تقنية الطباعة الثلاثية واحدة في كل حالة.

وتستخدم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في تصنيع منتجات تجارية ذات أسطح خاصة مثل المرشحات الصناعية وتتميز المرشحات المنتجة بطريقة الطباعة الثلاثية عن مثيلاتها المنتجة بطرق التشكيل التقليدية مثل طريقة التشكيل بالبثق أو طريقة الصب في القوالب، والتي غالبا ما تظهر بها بعض العيوب مثل التشققات (cracks).

وتتيح تقنية الطباعة الثلاثية كل الامكانيات لانتاج أسطح خاصة في مجال الخزف حيث يمكن التحكم في وضعية الأجزاء الدقيقة للخامات، مما يعرف بالطباعة الخزفية

ان طريقة الطباعة ثلاثية الأبعاد توحد المساحيق والمواد الرابطة بمرونة هندسية لم يسبق لها مثيل، وتختصر الطباعة الثلاثية الوقت اللازم لتسويق منتج جديد في العديد من المجالات وذلك بتحسين جودة المنتج، بالجمع بين التصميم والتصنيع مباشرة، وتخفض تكلفة المنتج بواسطة تخفيض تكلفة مرحلة التطوير والتحديث.

كذلك يمكن زيادة معدل الانتاج بتخصيص كل ماكينة أو طابعة لانتاج نوعية واحدة من المنتجات، لذلك فان الطباعة الثلاثية هي الثورة القادمة في التصنيع لكونها الرائدة في الانتاج السريع للنماذج الأولية وكذلك الأجزاء النهائية للمنتج

مميزات تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد

1- سهولة تعديل التصميم.

2- امكانية نسخ التصميمات باسخدام نظام مسح ضوئي رقمي وتحويلها الى منتج ثلاثي الأبعاد.

3- مكانية الحصول على أجزاء كبيرة الحجم، الأجزاء البارزة، الأجزاء المتداخلة، والأجزاء المعشقة بزاوية أقل من 90 درجة والتي من الصعب أو المستحيل الحصول عليها بطرق التشكيل التقليدية.

4- نظام استرجاع متكامل للخامات.

5- لا تستخدم أدوات أو أجهزة كثيرة وبذلك نختصر الوقت والتكلفة.

6- لا توجد حدود لمدى تعقيد التصميم.

7- تتفوق طريقة الطباعة الثلاثية على طرق التشكيل التقليدية وذلك أن مكونات المنتج في طريقة الطباعة الثلاثية تنافس أداء مثيلاتها التي صنعت بطرق التشكيل التقليدية.

8- تكلفة أقل.

9- دورة انتاج قصيرة جدا.

10- لحصول على منتج مطابق لكل المواصفات القياسية.