الطباعة ثلاثية الأبعاد هي تقنية تغير عالمنا تدريجيًا. فهو يسمح لك بإنشاء كائنات معقدة وفريدة من نوعها من مواد مختلفة، من البلاستيك إلى المعدن. ظهرت مؤخرًا العديد من الابتكارات التي تعمل على توسيع إمكانيات الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل كبير وتجعلها أكثر ملاءمة وسهولة في الوصول إليها.
هياكل متقدمة وجديدة
تشمل فوائد التصميم التوليدي القدرة على إنشاء هياكل معقدة ومحسنة لا يمكن إنتاجها إلا باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل الوزن وتحسين أداء المنتجات مثل قطع غيار السيارات أو مكونات الطيران.
ومن الجدير بالذكر أيضًا أن الطباعة ثلاثية الأبعاد لديها القدرة على إلغاء الحاجة إلى تخزين مخزون كبير من قطع الغيار. وبدلاً من ذلك، يمكن للشركات طباعة الأجزاء المطلوبة حسب الحاجة، وهو أمر فعال من حيث التكلفة ويقلل من النفايات.
بشكل عام، تستمر قدرات الطباعة ثلاثية الأبعاد الجديدة في جذب الاهتمام والتطبيقات عبر مجموعة متنوعة من الصناعات. إنها تفتح الباب أمام الابتكار والتحسين وإمكانيات التصنيع والتصميم الجديدة. ومع تقدم التكنولوجيا وتوافر مواد جديدة، يمكننا أن نتوقع المزيد من التقدم والنتائج المذهلة في المستقبل.
الإنتاج والتصميم حسب الطلب
كما أن التصنيع حسب الطلب باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد يوفر التكاليف أيضًا. تتطلب أساليب الإنتاج التقليدية استثمارات كبيرة في المعدات والبنية التحتية، بالإضافة إلى فترات إعداد طويلة لخطوط الإنتاج. في المقابل، تتيح لك الطباعة ثلاثية الأبعاد إنشاء النماذج الأولية والمنتجات وتعديلها بسرعة دون الحاجة إلى استثمارات كبيرة.
ومع القدرة على إنشاء هياكل معقدة وتحسين الأجزاء، يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أيضًا تحسين أداء المنتج وكفاءته. على سبيل المثال، يمكن للشركات تصنيع قطع غيار سيارات أخف وزنا، مما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الوقود وتحسين الأداء البيئي.
الأطراف الاصطناعية
لقد غيرت الطباعة ثلاثية الأبعاد للأطراف الصناعية الوضع، مما جعلها في متناول الجميع وأكثر فعالية من حيث التكلفة. تم تطوير أنواع مختلفة من الأطراف الاصطناعية بواسطة مجتمع الطباعة ثلاثية الأبعاد، بما في ذلك الأطراف والأطراف الاصطناعية للوجه وحتى الأطراف الاصطناعية للحيوانات. يمكن تصميم الأطراف الصناعية المخصصة عن طريق مسح المريض ونمذجةه ثم طباعته باستخدام الطابعات والمواد المتاحة بسهولة.
تتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد أيضًا إنشاء أطراف صناعية أخف وأقوى، مثل الساق الاصطناعية لوليام روت، باستخدام الهندسة الداخلية المجوفة للهيكل. تتطور الأطراف الصناعية المطبوعة ثلاثية الأبعاد باستمرار بفضل المتطوعين والتعليمات البرمجية مفتوحة المصدر. يتعاون المهندسون والعلماء والمتطوعين في جميع أنحاء العالم لإنشاء أطراف صناعية مبتكرة لم تكن متاحة في السابق لمبتوري الأطراف. وتقوم منظمات مثل Ayúdame3D أيضًا بتزويد الفقراء في البلدان النامية بأطراف صناعية لا يمكنهم تحمل تكلفتها بطريقة أخرى.
الابتكارات
على سبيل المثال، تستخدم شركة Psyonic الناشئة التصنيع الإضافي لإنشاء أيدي صناعية حسية. إنهم يزودون الأطراف الاصطناعية ليس فقط لمبتوري الأطراف، ولكن أيضًا للجيش الأمريكي، وApptronik وMeta. تنقل مثل هذه المشاريع الإلكترونيات الإلكترونية من الخيال العلمي إلى الواقع، وشركة Psyonic ليست الشركة الوحيدة التي تبتكر.
e-Nable هي منظمة تطوعية تعمل على تغيير حياة الناس من خلال إحداث ثورة في طريقة تصميم الأطراف الاصطناعية وتوزيعها. إنهم يساعدون المتطوعين والأفراد على طباعة أطراف صناعية أفضل وبأسعار معقولة والتبرع بها للأشخاص المحتاجين. لديهم تصميمات مختلفة لتناسب أنواعًا مختلفة من مبتوري الأطراف، بما في ذلك تصميمات لمهام محددة، مثل حامل القوس المطبوع ثلاثي الأبعاد الذي يسمح لشخص مولود بدون أصابع بالعزف على الكمان.
الطباعة ثلاثية الأبعاد تجد أيضًا تطبيقات في الطب البيطري. أنقذ الأطباء البيطريون حياة طائر مهدد بالانقراض من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد لمنقار صناعي بعد تشخيص إصابته بالسرطان. يستخدم الأطباء البيطريون الآخرون الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء أدوات جراحية مبتكرة للعمليات الجراحية البيطرية.
وبالتالي، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد للأطراف الصناعية لا تجعلها في متناول الجميع وفعالة من حيث التكلفة فحسب، بل تفتح أيضًا فرصًا جديدة للابتكار وتحسين حياة الناس والحيوانات.
علم السمع
ما الذي يمكن أن يكون أكثر فردية من شكل أذن كل شخص؟ وبطبيعة الحال، أثارت الطباعة ثلاثية الأبعاد موجة من الابتكارات في مجال السمع، سواء بالنسبة لأجهزة السمع الطبية أو سماعات الرأس الاستهلاكية.
يتم تقليل أوقات انتظار المعينات السمعية لأنه يمكن طباعة الأجهزة الطبية ثلاثية الأبعاد للمرضى بمجرد تلقي الوصفات الطبية الخاصة بهم. ويمكن أيضًا طباعتها خصيصًا لتناسب أذن المريض، أو تصميمها بشكل جمالي ليناسب أسلوب المريض إذا اشتكى من أنه يشبه جده.
وتفيد هذه الابتكارات أكثر من مجرد ضعاف السمع. العمال في أماكن العمل ذات مستويات الضوضاء العالية بشكل خطير (مثل مسارات سباق الفورمولا 1) لديهم سدادات أذن خاصة مطبوعة ثلاثية الأبعاد مصممة خصيصًا لآذانهم لتقليل خطر تسرب أي ضوضاء.
هل سبق لك أن استمعت إلى أغنية واختفت الموسيقى بسبب سقوط السماعة؟ لن يضطر أطفالك إلى المعاناة من الإحباط الكبير بفضل شركات مثل Sennheiser التي تطبع سماعات رأس مخصصة تناسب تمامًا.
لا تتعلق هذه الابتكارات فقط بالتخصيص أو التكلفة أو السرعة؛ تم طباعة أصغر أداة مساعدة للسمع في العالم بتقنية ثلاثية الأبعاد، مما سمح بترجمة التكنولوجيا إلى أحجام مصغرة جديدة. وهذا لا ينطبق فقط على الأثرياء. يمكن طباعة المعينات السمعية بتقنية ثلاثية الأبعاد في مواقع نائية مقابل دولار واحد فقط، مما يسهل الوصول إليها في جميع أنحاء العالم.
إسكان
يتطور البناء المطبوع ثلاثي الأبعاد بسرعة في جميع أنحاء العالم. في حين أن الصين والإمارات العربية المتحدة كانتا رائدتين في هذه التكنولوجيا من خلال العديد من المشاريع المثيرة، يمكنك الآن العثور على تصميمات مطبوعة ثلاثية الأبعاد في جميع أنحاء العالم!
سواء كنت ترغب في استئجار منزل مطبوع ثلاثي الأبعاد على Airbnb في كندا، أو استئجار منزل مطبوع ثلاثي الأبعاد في هولندا، أو الانتقال إلى شقة في مبنى سكني مطبوع بالكامل ثلاثي الأبعاد في ألمانيا، يمكنك القيام بذلك في عام 3! يوجد أيضًا عدد قليل من دور الطباعة ثلاثية الأبعاد في السوق التي يمكنك شراؤها إذا كنت تريد الارتقاء بحماس الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى المستوى التالي. بينما تقرأ هذا، تتم طباعة حي كامل يضم أكثر من 3 منزل بتقنية ثلاثية الأبعاد في تكساس!
هناك العديد من الأسباب التي تجعل الطباعة ثلاثية الأبعاد هي الشيء الكبير التالي في مجال البناء، ولكن لا شيء أكثر أهمية من توفير التكاليف والوقت. تساعد منظمة الموئل من أجل الإنسانية بالفعل الأسر ذات الدخل المنخفض على الانتقال إلى منازل مطبوعة ثلاثية الأبعاد.
في حين أن المشاريع المذكورة أعلاه تأتي من شركات الطباعة ثلاثية الأبعاد المبتكرة مثل COBOD وIcon وAlquist، إلا أنها ليست الوحيدة التي تعمل في هذه الصناعة.
المواد المستخدمة لبناء هذه المنازل مبتكرة مثل المفهوم والتكنولوجيا. من الخرسانة والملاط ذات العلامات التجارية إلى مواد التربة المحلية مثل الرمل أو الأوساخ أو نفايات الأرز، هناك مواد تناسب أذواق كل مالك منزل واهتماماته البيئية. الشركات المساعدة مثل Branch Technology تبتكر أيضًا باستخدام السقالات المطبوعة ثلاثية الأبعاد. يستخدمون طابعات ثلاثية الأبعاد ذات شكل حر لإنشاء هياكل أقوى وأخف وزنًا يمكن استخدامها كما هي أو ملؤها بمواد غير مكلفة لإنشاء حاويات أو هياكل معززة حسب الطلب.
الأعضاء والأنسجة والأدوية
إنها مسألة وقت فقط قبل أن تنضم الأعضاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد إلى واقعنا الجديد المتمثل في زراعة الجمجمة والفقرات. هناك العديد من المشاريع الواعدة قيد التطوير بالفعل. في الوقت الحالي، تقتصر التكنولوجيا على مزارع الأنسجة مثل تلك التي أنشأها باحثون في جامعة كارنيجي ميلون، والتي تستخدم الهلاميات المائية و"مكونات" الأعضاء مثل صمامات القلب. ابتكر الباحثون أنسجة حية مطبوعة ثلاثية الأبعاد، وفي بعض الحالات تم زرعها بنجاح في حيوانات المختبر. التجارب البشرية هي مسألة وقت فقط.
تقوم الشركات الناشئة مثل Prellis Biologics بالفعل بطباعة نماذج الأنسجة وقنوات الأوعية الدموية وسقالات الأنسجة ثلاثية الأبعاد. تعتبر هذه الأنسجة الشعرية حيوية لوظيفة الأعضاء، وتعد تقنية الطباعة الحيوية الشعرية المبتكرة خطوة رئيسية نحو إنتاج أعضاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد بالكامل. لقد حققوا ذلك من خلال استخدام التكنولوجيا الثلاثية الأبعاد لعرض وطباعة الأنسجة من المواد البيولوجية في وقت واحد.
تعمل الأنسجة المطبوعة ثلاثية الأبعاد أيضًا على تغيير طريقة اختبار الأدوية. تتصرف الخلايا بشكل مختلف في المزارع ثنائية الأبعاد، مما يجعلها تقريبية غير دقيقة لمزارع الأنسجة الحية ثلاثية الأبعاد، وهي مشكلة طويلة الأمد تم حلها عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد. الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست للاختبار فقط: فقد وافقت إدارة الغذاء والدواء بالفعل على دواء مطبوع ثلاثي الأبعاد، وتسارع العديد من شركات الأدوية إلى تسويق الأدوية المطبوعة ثلاثية الأبعاد.
البناء خارج كوكب الأرض والصواريخ
تعمل شركات مثل Icon على تكييف تقنية الطباعة الإنشائية الخاصة بها مع هياكل الطباعة ثلاثية الأبعاد على القمر والمريخ، باستخدام مواد محلية لكل منهما. لقد أكملوا بالفعل بنجاح مشروع Mars Dune Alpha لطباعة قاعدة ثلاثية الأبعاد بمساحة 3 متر مربع. قدم في مركز جونسون للفضاء في تكساس لمحاكاة بيئة واقعية على كوكب المريخ. حاليًا، يستخدمه رواد الفضاء لتكرار ثلاث مهمات مدتها عام واحد على سطح المريخ قبل بدء العمل الحقيقي.
أيقونة ليست الوحيدة التي تتطلع إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد في الفضاء. أرسلت شركة إيرباص بالفعل طابعات معدنية ثلاثية الأبعاد إلى محطة الفضاء الدولية على أمل إنشاء مصنع لإنتاج الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض. إنهم يريدون استخدام الحطام الفضائي المهجور مع تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء الجيل القادم من الأقمار الصناعية المستدامة. حتى أن هناك شركات إنشاءات أخرى تتنافس على القمر، مثل مشروع Lina التابع لشركة AI Space Factory، والذي يهدف إلى بناء قواعد في القطب الجنوبي للقمر، وذلك باستخدام المواد الموجودة بشكل طبيعي على القمر.
وبالعودة إلى الأرض، تقوم الشركات الناشئة مثل Rocket Lab وRelativity بطباعة الصواريخ التي تطلقها بالطباعة ثلاثية الأبعاد. ويزعمون أن الطباعة ثلاثية الأبعاد تقلل الوقت الذي يستغرقه تصنيع وإطلاق الصواريخ إلى الفضاء إلى بضعة أيام فقط. لقد تعطلت 3 عامًا من صناعة الصواريخ والسفر عبر الفضاء بسبب ابتكارات الطباعة ثلاثية الأبعاد في الموثوقية والسرعة والمرونة والتحسين. ونحن لا نتحدث فقط عن الأصداف أو الطبقات الخارجية للصواريخ، بل إن محركاتها مطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد!
لقد بدأ سباق فضائي جديد، والطباعة ثلاثية الأبعاد هي المسؤولة عن العديد من الابتكارات التي تثير اهتمام مجتمع علم الفلك.
قطع غيار السفن والسيارات
وبفضل الطابعات ثلاثية الأبعاد، لا يوجد شيء اسمه التقادم في هذه الصناعات ذات القيمة العالية. على مدى القرن الماضي، توقفت العديد من السيارات عن الإنتاج، لكن الميكانيكيين المهرة وعشاق السيارات القديمة بذلوا قصارى جهدهم للحفاظ على تشغيلها. يمكن الآن طباعة النسخ الممسوحة ضوئيًا لأجزاء العمل بتقنية ثلاثية الأبعاد لتوفير الوقت.
يمكن لعشاق إلفيس بريسلي أن يشكروا الطباعة ثلاثية الأبعاد لاستعادة سيارته BMW عام 3 بالكامل. ولكن الطباعة الثلاثية الأبعاد يمكن الوصول إليها، وليس فقط للأغنياء؛ تظهر في أسواق السيارات الكلاسيكية شركات متخصصة تعمل على إبقاء السيارات القديمة في حالة صالحة للعمل للجميع.
ليست المركبات الأرضية فقط هي التي تستفيد. وبالمثل، يمكن أن تصبح أساطيل السفن بأكملها قديمة وتخضع للشطب بسبب نقص قطع الغيار. كان ذلك حتى ظهور الابتكارات في الطباعة ثلاثية الأبعاد. الآن يقوم عمالقة مثل شل والقوات الجوية الأمريكية وجنرال إلكتريك بطباعة قطع الغيار المتوقفة بالطباعة ثلاثية الأبعاد لتجنب استبدال أساطيلهم الباهظة الثمن التي تحتاج إلى إصلاحات.
حتى أجزاء السيارات أو القوارب غير القديمة يمكن طباعتها بتقنية ثلاثية الأبعاد، وهذا أمر منطقي اقتصاديًا للتركيبات المصنوعة حسب الطلب. تستخدم الشركات المصنعة بما في ذلك فولكس فاجن وبوجاتي وبنتلي وجاكوار وبي إم دبليو الطابعات ثلاثية الأبعاد لزيادة أرباحها.
الطائرات بدون طيار وأجزاء الطائرات
بدأ كل شيء بالطباعة ثلاثية الأبعاد لقطع غيار الطائرات بدون طيار. بعد ذلك، بدأ الهواة المجتهدون في طباعة طائرات بدون طيار كاملة في المنزل. وسرعان ما بدأت الشركات الناشئة في طباعة نماذج أولية ثلاثية الأبعاد لطائراتها بدون طيار، بما في ذلك استخدام مواد فريدة ومعقدة مثل التيتانيوم، أو استخدام التصميم التوليدي لإنشاء طائرات بدون طيار منقذة للحياة مثل X Vein. حتى الصناعات العسكرية والفضائية اعتمدت التصنيع الإضافي لابتكار تصميماتها.
تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد على نقل الطائرات بدون طيار إلى آفاق جديدة أو تقليل حجمها، كما هو الحال مع بيكوليسيمو، أصغر طائرة ذاتية القيادة في العالم. قد يبدو الأمر وكأنه شيء من كابوس Black Mirror، ولكن بفضل الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكن لطائرات بدون طيار بحجم النحل أن تتجمع حولنا قريبًا.
تتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد إنشاء هياكل مجوفة محكمة الغلق تمامًا. يمكن أن تكون أخف وأقوى وأكثر كفاءة من المركبات الجوية غير المأهولة المنتجة تقليديًا (UAVs). وقد أتاح هذا لشركة ستراتاسيس، على سبيل المثال، إنشاء طائرة بدون طيار تعمل بالطاقة النفاثة ومطبوعة بنسبة 3٪ بتقنية ثلاثية الأبعاد. وإذا لزم الأمر، تقول الشركة إنها يمكن أن تنتج نسخة ثانية في غضون أسابيع.
قامت جامعة شيفيلد بإنشاء طائرة شراعية بدون طيار مطبوعة ثلاثية الأبعاد يمكن طباعتها وطيرانها في يوم واحد. تعمل هذه التطورات المبتكرة على تقليل تكلفة اختبار وإنتاج المركبات الجوية بدون طيار بشكل كبير، بالإضافة إلى الوقت المستغرق في إنشائها. قامت Titomic 3D بطباعة الطائرة بدون طيار المصنوعة من التيتانيوم باستخدام عملية الانصهار الحركي المبتكرة من Titomic، والتي تقوم بدمج مسحوق التيتانيوم ميكانيكيًا. تتيح لهم طريقة الطباعة ثلاثية الأبعاد المبتكرة هذه الجمع بين المعادن والمواد المختلفة لإنشاء أجزاء توضح الخصائص والفوائد الفريدة للسبائك المختلفة في منتج واحد. كما أنه يزيل اللحامات والعيوب الأخرى التي تصيب التصنيع التقليدي.
ترميم فني
الأعمال الفنية العظيمة التي كان يُعتقد في السابق أنها فقدت أو تضررت إلى الأبد، أصبحت تُمنح فرصة جديدة للحياة بفضل الطباعة ثلاثية الأبعاد. لقد فقدت الزوائد مثل الأصابع أو الأقدام أو الأنف أو الأجزاء الحساسة أثناء النقل أو التخريب على مدى مئات أو آلاف السنين التي زينتنا بها هذه التماثيل والمنحوتات. الآن، تعمل مجموعة من الطابعات والماسحات الضوئية وتصميم AutoCAD على إعادة هذه التحف إلى الحياة.
لقد فتحت الطباعة ثلاثية الأبعاد أيضًا إمكانيات لم تكن متاحة في السابق لعشاق الفن المهتمين بالمناخ أو الذين يعانون من ضائقة مالية. تتيح إعادة إنشاء أصغر التفاصيل الآن للأشخاص رؤية نسخ طبق الأصل دقيقة بشكل لا يصدق من الأعمال الفنية الشهيرة مثل أعمال مايكل أنجلو دون البصمة الكربونية أو تكلفة السفر إلى أوروبا. الفن هو من أجل الناس، والطباعة ثلاثية الأبعاد تكتسب قبولًا حقيقيًا في جميع أنحاء العالم.
يساعد مشروع قاعدة بيانات المليون صورة على تحقيق هذه الأهداف من خلال فهرسة الأعمال الفنية الكبرى حول العالم وتخزينها في مستودع افتراضي يمكن لأي شخص الوصول إليه. ربما تخسر المتاحف الفن لصالح هواة جمع الأعمال الأثرياء، لكن الناس سيظلون يجدون طريقة للاستمتاع به.
مجموع
على مدى العقود الماضية، ألهمت الطباعة ثلاثية الأبعاد قدرًا لا يصدق من الابتكار. إن احتمالات ما ستخلقه التكنولوجيا في السنوات القادمة قد تكون أكبر مما تتخيل.
غدًا قد نرى الطرق تهيمن عليها السيارات ذات المحركات المطبوعة ثلاثية الأبعاد، وطاولات الطعام المطبوعة ثلاثية الأبعاد، والسماء مليئة بالطائرات بدون طيار المطبوعة ثلاثية الأبعاد والطائرات التي تعمل بالطاقة ثلاثية الأبعاد، والإلكترونيات المطبوعة، وصناديق الألعاب المليئة بالطابعات ثلاثية الأبعاد (إذا لم يكن لديك بالفعل لهم)، والملابس المطبوعة ثلاثية الأبعاد (بما في ذلك المجوهرات)، والآلات الموسيقية، وأكثر من ذلك.
لم يحدث من قبل أن أصبح هذا العدد الكبير من المنتجات أكثر قابلية للتخصيص والابتكار وبأسعار معقولة. الاحتمالات تبدو لا نهاية لها. باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكن لأي شخص إنشاء الابتكار التالي الذي سيغير الحياة أو الصناعات أو العالم.
المؤلف: ناتاليا كامونيتشكينا
المزيد من المقالات من ناتاليا كامونيكينا