الطباعة الثلاثية.. ثورة صناعية

الطباعة ثلاثية الابعاد. تقنية ناشئة تقود الثورة الصناعية الرابعة. التي ستعمل علي تسهيل حياة الإنسان في مختلف المجالات. مثل الطب. والفضاء. والسيارات. والإنشاءات.

هذه التقنية الجديدة تحول الأفكار إلي منتجات بأقل تكلفة. وفي أسرع وقت. وسوف تغير - كما يقول الخبراء - من قواعد التصنيع والتوزيع. وسيزداد الاعتماد عليها في الطب والهندسة. فكل ما عليك أن تحدد النموذج المطلوب عبر الحاسب. لتقوم هي بتنفيذه. وبدقة شديدة.

في السطور التالية توضيح أكثر لطريقة عمل هذه التقنية. والآثار الإيجابية التي ستحدثها في صالح الإنسان وتلبية احتياجاته بدقة وسرعة وسعر أقل.

أستاذ كلية الحاسبات والذكاء الاصطناعي جامعة السادات: معالجة حيوية للاعضاء البشرية دون تدخل جراحي

تشير د.هبة عسكر استاذ كلية الحاسبات والذكاء الاصطناعي جامعة السادات وعضو المدرسة العلمية البحثية المصرية إلي أن الطباعة ثلاثية الابعاد PRINTING 3D.

تقنية ناشئة تقود الثورة الصناعية الرابعة لخلق عالم أفضل بالوصول إلي المزيد من الاكتشافات التي تسهل حياة الإنسان في مختلف المجالات احد هذه المجالات التي يتوقع ان تسبب ثورة صناعية تكنولوجية هائلة
printing 3d.

يتم فيها إنتاج مجسمات كاملة من خلال التصنيع الطبقي المتزايد.

أشارت إلي أن الطباعة الثلاثية تعدنا بمستقبل صحي فيما يسمي بالمعالجة الحيوية من خلال أعداد نموذج للعضو أو النسيج المطلوب أما دون تدخل جراحي مثل التصوير بالرنين المغناطيسي أو بتدخل جراحي عن طريق سلسلة من الشرائح ثنائية البعد تصور بالاشعة السينية حيث يطبع العضو أو النسيج بناء علي النموذج السابق العملية الختامية يتم فيها تحويل المواد المطبوعة إلي أعضاء أو أنسجة وظيفية. وقد تشمل علي وضع العضو المطبوع في غرفة خاصة تساعد الخلايا علي النمو بصورة صحيحة وسريعة.

أشارت إلي استخداماتها المتعددة في الحياة بداية من الصناعة في الربوبوتات وأجهزة الفضاء والسيارات صناعة سكك الحديد والصناعات البلاستيكية المختلفة خاصة صناعة المركبات بسبب ما توفر من تقليل وزن السيارات بسبب عدم وجود قطع وتقليل التكلفة أيضاً لفتت إلي أن العالم شهد أول حفل موسيقي مباشر باستخدام هذه التقنية في جامعة -لوند- في السويد حيث تم استخدام الآلات الكمان والمزمار والقيثارات والطبول التي تمت صناعتها بطابعة ثلاثية.

أشارت إلي استخدامها لصناعة الملابس المميزة وصلت حدود الطباعة لعالم الموضة. Nike صناعة أحذية
نوهت إلي أن تدريسها في الجامعات مكن الطلبة من تحويل أفكارهم إلي منتجات حقيقية ملموسة كما يلحظ أن هناك يتم البدء بدمج آلية الطباعة ثلاثية الابعاد أثناء الدراسة وتوظيفها في المجالات الهندسية والعلوم التطبيقية حيث يتم تعليم الطالب من الصفر حول صناعة طابعات ثلاثية تتلاءم لكي يتمكن الطالب من الربط بين العلم وبين الطباعة ثري دي.

تطرقت إلي استخدام هذه التقنية في الأجهزة الطبية إذ تتسم بمراعاة الفروق الفردية بين الاشخاص كأجهزة ضعاف السمع. يتم اختيار التصميم الذي يلائم المريض حسب مواصفاته. ليس هذا فحسب. قام د.جيدو جابريلو Grappiolo Guido بصناعة.

كأس دلتا تي"Cup TT-Delta" وهي تصميم محاكي لتركيب رأس العظام الطبيعي وتدخل مادة التيتانيوم في تصنيعه مما يحفز نمو العظام حول الجهاز المزروع المصممة بتقنية دلتا تي ما زالت تمتاز بالقوة نفسها حتي بعد مرور عقود علي استخدامها.

تطرقت إلي استخدام جبيرة ثري دي لكل مريض أكثر راحة وأسهل في الاستخدام كما أنها تمكنك من استخدام يدك بحرية أكبر من التقليدية ومن المتوقع أن يحقق استخدامها ثورة صناعية طبية هائلة إذا حققت فعاليتها علي التحام العظام.

أشارت إلي أن تسوق مستلزمات المطبخ والطعام ستصبح جزء من الماضي إذ من المتوقع أن ينتشر استخدامها في غضون خمسة إلي عشرة أعوام بين المستخدمين العاديين.

نوهت إلي أننا شهدنا طباعة أول عقار في العالم بعد أشهر قليلة من إعلان شركة Local Motor فقد استخدمت شركة ون سون الصينية هذه التقنية لإنشاء مجموعة من المنازل باستخدام خليط من الطين وبقايا مواد البناء. وقدرت كلفة المنزل أقل من 5 آلاف دولار خلال ساعات.

أكدت علي تطور الطباعة الثلاثية الابعاد إلي الرباعية والخماسية والسداسية ومن المنتظر ان تزدهر وتتطور في 2023. تعرف باسم الطباعة الحيوية. ذات التطبيقات المبتكرة والتي ستغير من قواعد التصنيع والتوزيع والعمليات التجارية وسيزداد الاعتماد عليها في مجالات عديدة كالطب والبناء. كما ستصبح الطباعة رباعية الابعاد تتيح تفاعل المنتج المطبوع مع عوامل البيئة بعد عملية التصنيع.

والتغيير من شكله وفقاً لذلك نوهت إلي تأثير الطباعة ثلاثية الابعاد علي الصناعة حيث استخدمت شركة Racing McLaren.

هذه التقنية لتطوير عجلات القيادة لسيارات سباق الفورموال سارت عملية التصميم الحديثة بشكل أسرع بكثير من عمليات التصميم والتصنيع التقليدية. لتمكينهم من طباعة عجلة والسماح للسائقين بالتعامل مع النماذج الأولية المختلفة وتقديم الملاحظات ومن المتوقع أن تعزز أداء السيارات بشكل كبير.

خبير تكنولوجيا المعلومات: تصنع أي شيء تتخيله بأبسط التكاليف وأدق التفاصيل

يقول د.إسلام غانم خبير تكنولوجيا المعلومات ان الطباعة ثلاثية الابعاد عبارة عن آلة تستطيع صنع أي شيء تتخيله. بأبسط التكاليف وأدق التفاصيل. يحدده الكمبيوتر. وتكونه الطابعة من خلال المادة الخام التي تختارها.

أشار إلي تميز صناعة الأشياء من خلال الطابعة ثلاثية الابعاد بالدقة والمرونة من خلال صنع مجسمات تحتوي علي تفاصيل دقيقة يستحيل تنفيذها بالطرق والماكينات الصناعية العادية مشيراًً إلي سهولة تعديل المنتج بخلاف المصانع التي تحتاج إلي إجراء تعديلات علي الماكينات نفسها وهذا مكلف ولا يمكن إتمامه بسهولة.

إضاف أن تصميمات الأشكال ثلاثية الابعاد يسهل التعديل عليها وتغييرها. في أي وقت يمكنك القيام بذلك بسهولة وسرعة ودون تعقيدات. حيث إن التعديل هنا سوف يتم علي التصميم فقط وليس الطابعة نوه إلي نجاح فريق من الباحثين مؤخراً في صناعة نوع جديد من صمامات القلب بتقنية الطباعة ثلاثية الابعاد. هذا الصمام سوف يمنح خلايا المريض إمكانية تكوين خلايا جديدة تساعد في عملية زراعة القلب تطرق إلي استخدام العديد من المواد الخام في صناعة المنتجات من خلال البلاستيك والمعادن ومكونات الطعام والخلايا الحية من خلال الطابعة بينما تحتاج المواد الثلاثة الأولي إلي ماكينات عملاقة وظروف محددة لتصنيع المنتجات القائمة عليها بالطرق العادية. أما الخلايا الحية فيستحيل استخدامها بالطرق التقليدية.

نوه إلي قلة تكلفة صناعة الأشياء عبر الطباعة ثلاثية الابعاد فهي رخيصة نسبياً بأكثر من شكل. فبينما تحتاج الماكينات التقليدية للوقود والكهرباء بكميات ضخمة لتعمل. لا تحتاج الطابعات ثلاثية الابعاد إلا قدراً ضئيلاً من الكهرباء أقل بكثير مما تحتاجه تلك الماكينات لإنتاج المنتجات.

أكد أن الصناعة التقليدية تهدر كميات كبيرة من المواد الخام. وهو ما لا يحدث مع الصناعة عبر الطباعة ثلاثية الابعاد. حيث تستخدم الطابعات المواد التي تحتاجها لتنفيذ تصميمات المنتجات علي قدر الحاجة فقط مشيراً إلي أن الطباعة ثلاثية الابعاد لا تحتاج لوجود العنصر البشري لمراقبة عمليات تصميم المنتجات أو التدخل فيها بأي شكل آخر. مما يقلل التكلفة.

تطرق إلي تفوق الطباعة ثلاثية الابعاد علي الصناعة التقليدية في السرعة. هذا الجانب هو إمكانية عمل النماذج الأولية "تصميم ماكينات الصناعة" في دقائق بينما يستغرق صناعة النموذج الأولي وقتاً طويلاً في النموذج اليدوي.

أستاذ الذكاء الاصطناعي بأكاديمية ناصر العسكرية: زيرو هدر بخلاف المصانع التي تصل إلي 90% احياناً

تؤكد د.رحاب الرحماوي أستاذ الذكاء الاصطناعي بأكاديمية ناصر العسكرية ان الطباعة الثلاثية هي عملية تصنيع تجميعي وتقوم علي التصنيع من خلال تصميم وصناعة طبقة فوق أخري باستخدام مواد مختلفة بخلاف الطريقة التقليدية في التصنيع بالقولبة أو الصب التي ينتج عنها هدر كمية كبيرة من المواد المستخدمة وهو ما توفره الطابعة ثلاثية الابعاد.

أوضحت ان الاعتماد علي العمليات المؤتمتة من التصنيع الميكانيكي كالصب والتشكيل قد تكون معقدة تتطلب معدات وتكنولوجيا الروبوتات كل هذه التقنيات تكون كلفة معداتها عالية إلي جانب عدم سهولة تجميع الأجزاء بعد التصنيع بالإضافة إلي أن التصنيع الميكانيكي كعمليات التصنيع بالطرح قد يؤدي إلي طرح مخلفات تصل بعض الاحيان إلي 90% من الكتلة الاصلية اما الطباعة ثلاثية الابعاد تصنع مباشرة بإضافة المواد طبقة بعد أخري بصورة تلقائية.

لفتت إلي أن الطباعة ثلاثية الابعاد لها مميزات كثيرة من حيث التكلفة الأقل وتشجيع الابتكار بطريقة لا مثيل لها من التصميم الحر دون استخدام معدات إضافية وبالتالي تكلفة أقل للقطع المصنعة باستخدام الهندسة المعقدة وبتكلفة أقل ايضا مشيرة إلي أنها صديقة للبيئة لانها قليلة استهلاك الطاقة. قليلة المخلفات. أقل وزنا. اطول عمرا

أشارت إلي استخدامها في كاقة المجالات منها علي سبيل المثال المجال الطبي وطب الاسنان من خلال صناعة المعدات الطبية والاعضاء الاصطناعية في زرع الفخد والركبة والمفاصل واجهزة السمع وتقويم العظام والأطراف الصناعية للمرضي المصابين بهشاشة العظام والسرطان كما ان تقنية ال 3 دي تستخدم لطباعة الجلد والاجهزة والمسحضرات الصيدلاينة والاعضاء البشرية مثل الورك والركبة والمفاصل وغيرها.

إضافت انه تم استخدامها في وقت مبكر لتصنيع النماذج الاولية السريعة في شركات إنتاج السيارات وخاصة الرياضية وتطوير المواد المستخدمة والاستفادة منها لتصنيع قطع المركبات إلي جانب خدمات ما بعد البيع من حيث إنتاج قطع غيار عند الطلب
قالت ان الطباعة ثلاثية الابعاد استطاعت ان تثبت نفسها في صناعة المجوهرات وجذب الانتباه علي أساس كيفية وزيادة وتطوير هذه الصناعة لاستخدام برنامج مثل 3 d cad.

للتصميم وتحسين العمليات التقليدية في إنتاج المجوهرات وأدت إلي أنهاء المراحل التقليدية في التصنيع
تطرقت إلي دورها في الطعام حيث تمثل احدي التطبيقات الناشئة من حيث العمليات والمواد وطرق الطباعة حيث تظهر لنا طريقة جديدة في اعداد وتقديم الطعام وبالاخص الاطعمة الجاهزة وأول استخدام لها في هذا المجال كان لإنتاج الشيكولاته والسكريات وتقدمت إلي أن وصلت لإنتاج اللحوم وعلي مستوي البروتينات الخلوية في الاؤنة الاخيرة تستخدم الطباعة ثلاثية الابعاد في إنتاج المكرونة وفي المستقبل يتم اعداد الطعام بصورة كاملة وبطريقة يمكن الحفاظ علي المكونات الغذائية صحية.

وكيل كلية الذكاء الاصطناعي بحلوان: تغيير جذري في مجالات الحياة وتلبية احتياجاتنا

يشير د.سيد عبد الجابر وكيل كلية الذكاء الاصطناعي بجامعة حلوان إلي أن الطباعة الثلاثية تمثل طفرة وتغيير جذري في مجالات الحياة وتلبية احتياجاتنا بسرعة وكفاءة مشيراً إلي الدقة التي تتسم بها عملية الطباعة ثلاثية الابعاد ينتج عنها منتجات وأشكال يندر وجود عيوب صناعة فيها.

إضاف أن الطابعات ثلاثية الابعاد حجمها أقل من أغلب ماكينات الصناعة وبالتالي تحتل مساحة أقل. هذا يجعل هذه الطابعات عملية لعدد مختلف من فئات المستخدمين بالنسبة للاستخدام الشخصي أحجامها من صغيرة بابعاد حجم طابعات الورق المكتبية العادية.
أشار إلي اهمية تدخل تقنية طباعة ثري دي في صناعة أجهزة الفضاء لدقتها في إنتاج مجسمات ذات تصميم هندسي معقد كما انها وفرت علي المحطات المدارية ومحطات الفضاء تخزين قطع غيار كبيرة جداً حال تعطل قطعة غيار تصبح كارثة وبالطابعة الثلاثية يتم تصنيع اي قطعة تتعطل.

تطرق إلي دراسة الطباعة ثلاثية الابعاد في الجامعات المصرية من خلال الدورات حيث بدأت العديد من الجامعات في دمج التصنيع بالإضافة إلي منهج الدراسة المعتمد في شتي المجالات.

تطرق إلي استخداماتها في هندسة الإلكترونيات والهندسة المعمارية في طباعة الأجزاء الإلكترونية الدقيقة مثل اللوحات والمقاومات الكهربائية والمستشعرات وفي الهندسة المعمارية فتستخدم هذه التقنية في صناعة النماذج الأولية وإجراء التجارب علي مواد جديدة لاستخدامها في البناء.

نوه إلي أننا نتظر من الطباعة الثلاثية في المستقبل طباعة مجسم لصورة الجنين صناعة الدواء. الطائرات. الطعام. السيارات. الملابس والهندسة المعمارية وأجهزة السمع وتقويم العظام طباعة الأطراف الصناعية والشرايين والأوعية الدموية.

إضاف ان الطباعة ثلاثية الابعاد إنشاء عدد من الطبقات المتتالية لبناء أشكال معقدة دون إهدار في هذه المواد كل طبقة من هذه الطبقات تشكل شريحة رفيعة للغاية تكرارها بشكل مرتب يعطيها الشكل النهائي المطلوب.

لفت إلي اختلاف هذه التقنية عن الطريقة التقليدية في الصناعة والتي يدخل فيها عدد من الآلات لضبط الشكل النهائي والتخلص من الزوائد في هذه التقنية يتحول المنتج من تصميم إلي مجسم حقيقي دون استخدام الكثير من الآلات دون وجود نتوءات أو زوائد يجب إزالتها.

أشارت إلي أن أهم مميزات الطباعة الثلاثية الحصول علي منتجات موصي عليها بشكل خاص وبسعر مميز دون أن يضيف التصميم الهندسي لإنتاج عدد محدود من القطع المنتجة قيمة مضافة حيث تعتبر المنتجات المعدة بهذه التقنية أرخص من غيرها لعدم وجود فاقد في المواد الخام وبالتالي ينعكس علي السعر.

نوه إلي أنه مع تلك الإمكانيات الهائلة نجدها اقتصادية من خلال استخدام مواد أقل وتوفير الطاقة والقدرة علي صنع العديد من المنتجات المختلفة والمرونة في استخدام النماذج الأولية السريعة والاقتصاد في استخدام الخامات من خلال انعدام الفاقد وصنع العديد من المنتجات المختلفة واستحداث تصاميم جديدة لتحسين الحياة وتصحيح الاخطاء في المنتجات بعكس التصنيع التقليدي.