ماهى الطابعة الثلاثية الأبعاد وماهى مميزاتها؟ وعيوبها ؟واستخداماتها ؟؟

www.mstaml.com/imagesData/i141458334780580055.jpg?w=700&h=0

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته أعضاء منتدى مستعمل الكرام مامعنى طابعة ثلاثية الأبعاد وماهى هذه التقنية (الطابعة الثلاثية ) وماهى مميزاتها؟؟ و ماهى عيوبها؟؟
فجميعنا يعلم الطابعات الورقية سواء كانت الليزر أو نافثات الحبر ، ففي هذه الطابعات يتم الطباعة من زاوية رؤية واحدة أفقية من خلال طباعة الحروف على الورق أما عن الطابعة الثلاثية الأبعاد 3D printing ، البعض منا للوهلة الأولى سيعتقد اننا نتحدث عن مستقبل بعيد ولكننا في الحقيقة نتحدث عن ماضي قريب ..
فمنذ سنين والطابعات ثلاثية الأبعاد تستخدم في عمل مجسمات دقيقة نستخدمها في حياتنا اليومية فمنها مثلاً أطقم الأسنان والأعضاء التعويضية للمرضى ومجسمات المباني (الماكيت) وأيضاً نجدها في المجوهرات والألعاب وبعض الأجزاء المستخدمة في السيارات الحديثة وأيضاً الطائرات وغيرها وغيرها.
ماهى فكرة عمل التقنية الثلاثية الأبعاد ؟
الفكرة الأساسية في هذه الطابعات هي الطبقات Layers فيمكن طباعة أي مجسم ثلاثي الأبعاد من خلال وضع طبقات فوق بعضها البعض بالشكل المطلوب ليتكون عندنا في النهاية مجسم ثلاثي الأبعاد ، وهذا ما يحدث بالضبط في الطابعات فهي تقوم بنفث رذاذ مادة معينة بشكل معين يتم رسمه من خلال برنامج متخصص في الرسوم ثلاثية الأبعاد كبرامج ال CAD ومن ثم طباعته وتقوم الطابعة بتنفيذ الشكل المطلوب ورش الطبقات فوق الطبقة حتى ينتج الشكل النهائي ، وحتى تقترب الفكرة أكثر دعونا نشاهد هذا الفيديو .

https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=mX6G-TluQHE

و تعتمد الطباعة ثلاثية الأبعاد على بناء أجزاء المنتج المطلوب طباعته عن طريق إضافة الطبقات الدقيقة فوق بعضها البعض حتى يتم تشكيل المنتج فى صورته النهائية، وذلك بالتأكيد بعد رسمه على الكمبيوتر بصيغة ال 3D أو ما يسمى بالرسوم ثلاثية الأبعاد عن طريق برنامج الكاد CAD، وتتم الطباعة باستخدام مواد مختلفة، ويحدد عدد هذه المواد طبقا لنوع الطابعة وقوتها وتطورها، ويمكن أن تطبع الطابعة ثلاثية الأبعاد لمجسم باستخدام مادتين الأولى تكون لطباعة الجسم، والثانية تكون مادة هشة لطباعة الأجزاء الفارغة فى المجسم يتم من ذلك تنظيفها منه بعد إتمام عملية الطباعة.

تختلف تكنولوجيا وعمل الطابعات ثلاثية الأبعاد، ولكن يبدو أن لا أحد يفكر فى كيف هذه الطابعات من المتوقع أن تقوم بثورة كلية ليست أقل من الثورة الرقمية التكنولوجية التى ظهرت بظهور أول كمبيوتر ومن ثم الموبايل وحتى الحاسبات اللوحية.

ورغم أن تكلفة الطباعة ثلاثية الأبعاد الباهظة جعلت هذه الطابعات متوفرة لدى فئة قليلة من الناس خاصة المطورين، إلا أنه يبدو أن خلال العشر سنوات القادمة، ستتحول حياتنا لطابعة كبيرة تتمثل فى طباعة معظم المنتجات التى نستخدمها بشكل يومى من خلال طابعات مختلفة الوظيفة يتم طرحها لعامة الناس وبأسعار معقولة.
ما الذى تصنعه الطابعة ثلااثية الأبعاد :
ألعاب أطفال وتماثيل وسيارات ومبانٍ وفى المجال الطبى تمكنت الطباعة ثلاثية الأبعاد من توفير أطراف صناعية مطبوعة لهؤلاء الذين فقدوا أيديهم أو أرجلهم فى حوادث، لتصبح الأطراف الصناعية تطبيقا مثاليا للطباعة ثلاثية الأبعاد، مع تحديد حجمها ومساحتها بدقة ومن ثم طباعتها لتلائم جسم المصاب، حيث تمكنوا من خلق مادة تشبه العظام التى يمكن استخدامها لإنشاء سقالات مخصصة لتحفيز نمو الأنسجة وتكوين العظام مرة أخرى، وهو ما يكون نتيجة أولى لتقديم دواء لعلاج هشاشة العظام.

www.mstaml.com/imagesData/i141458335990950046.jpg?w=700&h=0

لم يكن هذا الإعجاز الطبى التكنولوجى فقط ، بل تمكن علماء من طباعة بعض الأسنان وزراعتها فى فم المريض.
أما الحادثة الأعظم والأشهر فى التاريخ الطبى التكنولوجى هو زراعة الفك السفلى فى فم مريضة تبلغ من العمر 83 عاما، حيث شهد عام 2012 طباعة فك صناعى من مسحوق التيتانيوم عن طريق طابعة ثلاثية الأبعاد، لزرعه فى فم المريضة.
تم تصنيع الفم من قبل لاير وايس البلجيكى والذى تمكن فى نفس العام من تصنيع قطع معدنية للإنسان.

وقال الطبيب جول بوكينز الذى أجرى العملية أن هذه التقنية تعرض أسلوب علاج جديد هو الأول فى العالم، حيث تم استبدال الفك السفلى بأكمله بآخر مطبوع، مشيرا إلى أنه بعد فترة وجيزة من استيقاظ المريضة من التخدير تمكنت من نطق بعض الكلمات، وبعد مرور يوم واحد كانت قادرة على الكلام والبلع بشكل طبيعى مرة أخرى.

ولفت الطبيب إلى أن الطباعة ثلاثية الأبعاد قد تقلل من تكاليف العلاج الطبى، بالإضافة إلى انقاذ العديد من المرضى بإجراء عمليات سريعة لشفاء أقصر.

وداعا للسيارة التقليدية.. ومرحبا بالسيارة المطبوعة
www.mstaml.com/imagesData/i141458334072620071.jpg?w=700&h=0
هل تخيلت أنه بإمكانك شراء سيارة مطبوعة وليست مصنوعة ومركبة؟!! فى أوائل القرن العشرين، تمكن هينرى فورد من إدخال أول خط إنتاج لصناعة السيارات، الآن وبعد قرن من الزمان تقريبا تم إنتاج سيارة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، وهو ما يمكن أن نسميه بالثورة الطباعية.

تم طباعة هيكل السيارة التى تسمى Urbee، بشكل كامل لأول مرة، حيث طبع الهيكل كله دون تركيب ولحام، وشمل نوافذ الزجاج أيضا. كما تم طباعة السيارة من الألف إلى الياء بما يناسب مبادئ الحفاظ على البيئة، خاصة مع توفير الآلات والأدوات الملوثة للبيئة، وتوفير الجهد البشرى المطلوب لإنتاج سيارة هكذا.

اختصار الوقت فى عمليات البناء

عندما بدأت ثورة الطباعة ثلاثية الأبعاد لم يكن سوى مسألة وقت فقط حتى نصل لبناء مبانٍ ثلاثية الأبعاد، فالطابعات بدأت بصناعة أشياء صغيرة مثل لعب الأطفال، قطع الشطرنج الصغيرة، وحتى السيارات، لكن الجديد عندما تمكن المخترع أنريكو دينى من ابتكار نظام بناء المبانى الآلية!!

تستخدم تلك الطباعة مزيجا من المواد المجمعة سواء كانت سائلة أو صلبة من رمال وغيرها، وتتمكن الطابعة التى يطلق عليها D-Shape من بناء مبنى كامل من طابقين كاملين مع الدرج، والنوافذ والأبواب والأعمدة، والجدران والأرضيات والقباب والتجاويف فقط باستخدام الرمال والرخام، والتى تؤدى فى النهاية لنفس نتائج البناء العادية، بل تفوق متانتها وقوتها تلك المبانى الخرسانية التقليدية.

ويقول المخترع أنريكو دينى «الطابعة ثلاثية الأبعاد تستغرق ربع الوقت الذى تستغرقه الآلات والمعدات التقليدية فى بناء نفس المبنى»، متمنيا أن يأتى الوقت الذى تتحول فيه كل أساليب البناء إلى البناء باستخدام الطابعات لتوفير الوقت والمجهود المبذول فى البناء، بالإضافة إلى تقليل مخاطر البناء والحوادث الناتجة عن الإنشاءات، مشيرا إلى أن هذا بالتأكيد سيحدث فى السنوات القليلة القادمة.

دراجة من النايلون أقل وزنا بنسبة 65% من العادية
www.mstaml.com/imagesData/i141458333349250082.jpg?w=700&h=0
شاهدنا الكثير من المنتجات الأنيقة المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد خلال الأيام والأشهر الماضية، ولكن دراجة Airbike مثيرة للإعجاب حقا خاصة من حيث الحجم والوزن، حيث كشفت المؤسسة الأوروبية للفضاء بالتعاون مع مجموعة الدفاع عن هذه الدراجة منذ أكثر من عامين، والتى أثارت إعجاب الكثيرين خاصة باستخدام مسحوق النايلون فى طباعة طبقاتها، مع فائدة إضافية عن طريق تعزيز الهيكل عن طريق الليزر، وهذه الطريقة الصناعية جعلت الدراجة أخف وزنا من الدراجات العادية بنسبة تصل إلى 65% من الوزن الطبيعى، مع الاحتفاظ بنفس القوة والمتانة مثل الدراجات المصنوعة من الفولاذ أو الألومنيوم.

ومن المتوقع أن نرى تلك الدراجات فى الأسواق السنوات القادمة، بعد تطويرها بشكل أكبر.

طباعة رسومات الأطفال لتصبح ألعابهم الجديدة

لا يمكن احتواء خيال الأطفال، ولكن يبدو أن لكل مشكلة حلا فى عصر التكنولوجيا، حيث يمكن الآن طباعة رسومات الأطفال وخيالتهم ولعبتهم الذين يرغبون فى شرائها عن طريق تحويل رسوماتهم فقط إلى ملفات CAD على الكمبيوتر، ومن ثم طباعتها باستخدام أكثر من طابعة صممت خصيصا لطباعة ألعاب الأطفال والدمى.

اصنع طعامك فى أسرع وقت

شهد العام الجارى الإعلان عن طابعة Foodini ثلاثية الأبعاد المتخصصة فى طباعة الأطعمة المنزلية والتى تستغرق وقت طويل فى تحضيرها، وتقدم الطابعة تحضير أنواع عدة من الأطعمة المختلفة والتى تكون مبرمجة عليها، ويمكن إضافة برمجة أنواع مختلفة من الأطعمة إليها.

المدهش فى هذه الطابعة أنها تتمكن من طباعة الطعام المكون من أكثر من مادة عن طريق إدخال تلك المواد فى كبسولات مخصصة ليخرج فى النهاية الطعام جاهزا فقط للطهى على النار.
و من المتوقع أن تشهد الطابعة إقبالا كثيفا خاصة مع رغبة الكثير من النساء فى تحضير طعامهم بطريقة أسرع وأسهل.
أما شركة بيوزون الألمانية فتعمل على تطوير طابعة طعام ثلاثية الأبعاد تنتج أطعمة سهلة البلع مخصصة لكبار السن
والأطفال، والتى تعتمد على تقنية الطهى أيضا لإنتاج أطعمة صالحة للأكل مباشرة فور الطباعة. والنهاية لا يمكن توقعها

من مميزات تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد :-
توفر استخدام المواد الخام ، حيث أن الطابعة تقوم بإخراج الكمية المطلوبة فقط في حالة طابعات الرش، وفي حالة طابعات الليزر فإن المواد الخام المتبقية يمكن استخدامها مرة أخرى ،
بإمكانها طباعة أي مجسم طالما أنه معد مسبقاً على الكمبيوتر ، مع الوضع في الإعتبار ألا يزيد حجم المجسم عن حجم الطابعة
الدقة الفائقة والجودة العالية للمجسمات التي تقوم الطابعات بإنتاجها وهذا هو سبب إنتشارها في الوسط الطبي وتستخدم بكثرة في الأعضاء التعويضية والأسنان

ومن عيوب هذه التقنية :-
التكلفة المرتفعة للطابعات والتي تقل تدريجياً مع الوقت حتى أنه يوجد طابعات يتم إنتاجها للإستخدام المنزلي
بطيء عملية الطباعة والتي تستغرق من ساعات إلي أيام حسب حجم المجسم

توقعات بجدل أخلاقى خوفا من استخدامها فى طباعة الأنسجة

على الرغم من الإعجاز العلمى الذى تقدمه الطباعة ثلاثية الأبعاد، التى يمكن الاعتماد عليها فى المستقبل بشكر كبير لتغيير حياة البشر، وتقليل الجهد البشرى المبذول فى الصناعة، إلا أن مؤسسة جارتنر للأبحاث تتوقع أن يثير الإعجاز التكنولوجى للطابعات ثلاثية الأبعاد المرتبط بالطب الكثير من الجدل خاصة الأخلاقى والدينى لما له من استخدامات لإنتاج الأنسجة الحية والأعضاء، وبعض الأطراف الصناعية.

ويقول بيت باسيليير رئيس الأبحاث فى مؤسسة جارتنر إن استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد فى مجال الطب وطباعة الأنسجة والعظام سيشهد تقدما كبيرا فى المستقبل القريب خاصة مع ارتفاع نسبة الإصابة بالأمراض التى تحتاج لعلاج سريع وقوى، ومع حل هذه التقنية للكثير من الأمراض خاصة تلك المرتبطة بالمفاصل والأنسجة سيثور كثيرون اعتراضا على فكرة عملها.

وأضاف «معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد المصنوعة لطباعة أجزاء من الجسم، صممت بنية حسنة ودوافع طبية تجعل حياة المريض أهم من أى شىء آخر، مثل الطابعة البيولوجية التى اخترعتها جامعة هانجزو ديانزى الصينية فى 2013 والتى تم استخدامها فى تشكيل كلى صغيرة استمرت تعمل لمدة تجاوزت الأربع أشهر، كما تم طباعة قصبة هوائية اعتمدت على الخلايا الجذعية لانقاذ حياة طفل أمريكى لم يتجاوز العامين»، مشيرا إلى أن هذه قوة كبيرة ولكن ربما تعطى لمن يستحق، متسائلا عن من سيتحكم فى القدرة على انتاج تلك الأعضاء أو الخلايا؟ وهل ستصبح تجارة مقننة، ومن يضمن جودتها وصلاحيتها للاستخدام؟.

وعلق بيت على هذه الأسئلة بعدة استنتاجات أهمها، أن تلقى هذه التقنيات الكثير من النجاحات فى البلدان النامية وذلك بسبب انتشار الأمراض الكثيف بين سكانها، بالإضافة إلى استغلال الكثيرين من المستثمرين الكبار لهذا والبدء فى الاتجار فيه، وهو ما سيزيد الجدل عن احتكار فئة معينة للعلاج بهذه التقنيات دون مراعاة لإمكانيات المريض المادية.