تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد تغير من طبيعة الصناعات المختلفة

الطباعة ثلاثية الأبعاد هي ثورة تكنولوجية اقتحمت العديد من المجالات والقطاعات الصناعية في حياة البشر اليومية، إلى أن وصلت إلى مجال التشييد والبناء والطب وأبسط التفاصيل الحياتية على مستوى عالمي وعربي، حيث نجحت العاصمة العراقية بغداد في إجراء أول عملية جراحية. كما تمكنت كل من الإمارات والسعودية من تشييد مبان بالاعتماد على هذه التقنية الواعدة التي تعمل على توفير الوقت والمال واليد العاملة على الأفراد والشركات.
الاثنين 2017/10/16
إنجاز فوري

لندن – تعتبر الطباعة ثلاثية الأبعاد أسرع وأوفر وأسهل في الاستعمال من التكنولوجيات الأخرى، بالإضافة إلى أنها تتيح للمطورين القدرة على طباعة أجزاء متداخلة معقدة التركيب، كما يمكن صناعة أجزاء من مواد مختلفة وبمواصفات ميكانيكية وفيزيائية مختلفة ثم تركيبها مع بعضها البعض، فالتكنولوجيات المتقدمة للطباعة ثلاثية الأبعاد تنتج نماذج تشابه كثيرا منظر وملمس ووظيفة النموذج الأولي لأي منتوج.

وأصبح في السنوات الأخيرة من الممكن ماليا تطبيق الطباعة ثلاثية الأبعاد على مستوى المشاريع الصغيرة-المتوسطة، وبذلك انتقلت النمذجة من الصناعات الثقيلة إلى البيئة المكتبية، كما أنه يمكن تطبيقها الآن في نفس الوقت على مجموعات مختلفة من المواد.

وتقدم الطباعة ثلاثية الأبعاد كذلك عروضا هائلة لتطبيقات الإنتاج. وتستخدم هذه التقنية في المجوهرات، الأحذية، التصميم الصناعي، العمارة، الهندسة، الإنشاءات، السيارات، الطائرات، طب الأسنان والصناعات الطبية. وإذا تم استخدام البرمجيات الصحيحة، سيعمل ذلك على تغيير الصناعات بشكل متسارع.

ويسمح توفر العوامل المساعدة مثل الإنترنت والهواتف الذكية بالنسبة للشركات سريعة الحركة مثل آير بي إن بي وسترايب وأوبر وفيسبوك، بالتوسع بسرعة غير مسبوقة. ولكن في وجود تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد وغيرها من التكنولوجيات الحديثة، ربما تزداد الأمور تعقيدا.

إعادة تشكيل مستقبل الأعمال

وصلت شهرة تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى ذروتها منذ سنوات. ومنذ عام 2014 وكل البشر يتحدثون عن كيف يمكن لهذه التكنولوجيا أن تعيد تشكيل مستقبل الأعمال بأكمله. ومع ذلك هبط مؤشر هذه التكنولوجيا وفقا لمؤسسة الدراسات والأبحاث العالمية غارتنر.

فالحقيقة القاسية هي أنه من الصعب جدا حث مثل هذه التكنولوجيا على السير قدما والتطور بنفس السرعة التي تسير بها البرمجيات. ولكي تتطور التكنولوجيا ليتم استخدامها على الصعيد التجاري، يجب أن تكون المنتجات من بدايتها خالية من العيوب، كما يجب أيضا إيجاد حلول سريعة جدا للمشاكل المتعلقة بالهندسة والتكنولوجيا والتصميم.

الإمارات والسعودية شيدتا مبان بالاعتماد على هذه التقنية الواعدة التي تعمل على توفير الوقت والمال واليد العاملة على الأفراد والشركات

لذلك فإن هذا النوع من التكنولوجيات يتطلب استهلاك الكثير من الوقت وعمل الكثير من الأبحاث والاستثمار والصبر، والتكرار للوصول إلى المستوى التالي.

ويسلط الرسم البياني الصادر عن مؤسسة راكنتور الضوء على أحدث لقطة تم اتخاذها بتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد. والأهم أنه يستعرض كيف أن هذه التكنولوجيا تتطور بشكل تتغير معه طبيعة صنع الأشياء.

وتداخلت تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل عملي تقريبا في كل الصناعات، وتستخدم الآن في مجموعة واسعة من القطاعات بداية من السلع الاستهلاكية وحتى المستحضرات الصيدلانية.

ووفقا للتقرير الصادر عن مؤسسة إي واي المهنية، فإنه يمكن الاستفادة من أفضل إمكانات هذه التكنولوجيا في مجالي صناعة السيارات والفضاء. فعلى سبيل المثال، من المتوقع أن تستخدم حوالي 49 بالمئة من شركات السيارات تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصنيع قطع غيار السيارات مباشرة من أجل تحقيق الكفاءة التشغيلية. وتعتقد هذه الشركات أن الطباعة ثلاثية الأبعاد سوف تساعدهم على مواجهة بعض التحديات مثل الطلب على زيادة التقنيات الحديثة، والتطوير المستمر، وصناعة المعدات خفيفة الوزن.

وكشفت مؤسسة غارتنر، كنتيجة لسرعة التأقلم وزيادة الطلب على العمل بهذه التكنولوجيا، عن زيادة عدد شحنات الطابعات ثلاثية الأبعاد بنسبة 108 بالمئة بين عامي 2015 و2016، وهذه النسبة تعادل حوالي 456 ألف وحدة تم شحنها على الصعيد الدولي. والأهم من ذلك، فإنه بحلول عام 2020 سيزداد هذا العدد ليصل إلى حوالي 7 ملايين وحدة، والتي من شأنها أن تمثل مؤشر نمو هائل لهذه التكنولوجيا.

ولا تزال معظم الشركات هذه الأيام تستخدم الطابعات ثلاثية الأبعاد لتسريع تطوير المنتجات الخاصة بها، ويتم استخدام التكنولوجيا في تصميم النماذج المبدأية (بنسبة 34 بالمئة من التطبيقات)، ولإثبات المفهوم (بنسبة 23 بالمئة). ومع زيادة استخدام تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد في مجالات أخرى في الفترة الأخيرة زادت التوقعات بأنه سيتم الاعتماد عليها بشكل أكبر مستقبلا، حيث تلجأ إليها شركات التكنولوجيا لتوفير الوقت والنقود بالإضافة إلى تصميم بعض الأشياء التي يصعب تصميمها بالشكل التقليدي، وقد دخلت الطباعة ثلاثية الأبعاد في العديد من المجالات سواء البناء أو المجالات الصحية وحتى تصنيع الأقمار الصناعية.

ويعد تصنيع الأقمار الصناعية من أبرز المجالات التي دخلت بها هذه الصناعة، حيث كشف تقرير جديد مطلع العام الحالي أن شركة بوينغ تخطط لبناء أقمار صناعية جديدة مكونة من أجزاء مطبوعة بطريقة 3 دي، وهو ما سيوفر الكثير من الأموال للشركة فضلا عن توفير الأيدي العاملة، خاصة أنه من المعروف أن شركة بوينغ تقوم ببناء أقمار صناعية راقية وضخمة تصل تكلفة الواحد منها إلى نحو 150 مليون دولار، حيث من شأن هذه الطريقة مساعدتها في توفير النفقات والأيدي العاملة.

البشر على أعتاب ثورة تكنولوجية تعيد تشكيل حياتهم

كما تم بناء عدد من المكاتب الإدارية من خلال تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد في دبي بالإمارات العربية المتحدة، وهو ما تم اعتباره خطوة في تطوير تكنولوجيات جديدة لخفض تكاليف البناء وتقليل الوقت المستهلك والعمالة المستخدمة، وجاءت المباني الجديدة باللون الأبيض، وتم تصنيعها باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام نوع خاص من الإسمنت تعرض لاختبارات قوة التحمل في عدة مناطق بما في ذلك الصين وبريطانيا، ويعد هذا المبنى الأول من نوعه على مستوى العالم الذي يتم تنفيذه بالكامل بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وهو يضم العديد من المكاتب الإدارية التي يعمل بها الموظفون.

واستخدمت شركة ألمانية طابعة ثلاثية الأبعاد لتصميم دراجة كهربائية خفيفة الوزن بشكل مميز. وكشفت شركة صناعة الأحذية الشهيرة أديداس عن حذاء مطبوع بتقنية 3 دي مصنوع بالكامل من مخلفات البوليستر والشباك الخيشومية المعاد تدويرها، وقالت الشركة إنها تعمل بشكل مستمر على تنمية جهودها في مجال تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد.

وطورت مجموعة من الباحثين في معهد هاسو بلاتنر بألمانيا شاشة عرض مطبوعة بالكامل عن طريق طابعة ثلاثية الأبعاد، وهي مصنوعة بشكل تكنولوجي متطور يساعد المكفوفين في التعامل مع الخرائط والصور والتعرف على محتواها بشكل دقيق دون مساعدة من أي شخص آخر، وتمكن الشاشة المستخدم من أن يطلب تفاصيل إضافية داخل الخارطة عن طريق الإشارة إلى منطقة ما بارزة.

وطورت مجموعة من المهندسين بجامعة كولومبيا، مؤخرا، عضلات صناعية يمكنها رفع أغراض أثقل ألف مرة من وزنها، ولا تحتاج هذه العضلات الناعمة القابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد إلى ضاغط خارجي أو معدات عالية الجهد مثل النماذج السابقة، إذ يمكنها الدفع والسحب والثني، وكذلك رفع الوزن.

ووفقا للموقع الإلكتروني لصحيفة ديلى ميل البريطانية، قال الفريق إنه حتى الآن لم تكن أي مادة قادرة على العمل كعضلة ناعمة، ويرجع ذلك إلى عدم القدرة على إظهار الخصائص المطلوبة من الإجهاد العالي والالتواء.

وقال رئيس الفريق البروفسور هود ليبسون، إن هذه العضلات مستوحاة من الكائنات الحية، فهذه المادة اللينة الروبوتية تجلب أملا كبيرا لاستخدامها في المجالات التي تحتاج فيها الروبوتات إلى الاتصال والتفاعل مع البشر، مثل التصنيع والرعاية الصحية.

وأوضح ليبسون أنه على عكس الروبوتات الصلبة، يمكن للروبوتات الناعمة تكرار الحركة الطبيعية والاستيعاب والتلاعب لتقديم خدمة طبية ومساعدات مختلفة، إلى جانب أداء مهام حساسة، أو التقاط الأشياء الناعمة.

وأضاف “لقد قمنا بخطوات كبيرة لتطوير عقول الروبوتات، ولكن أجسامها لا تزال بدائية، وهذا هو جزء كبير من اللغز، لكن يمكن تشكيل هذا الابتكار الجديد وإعادة تشكيله بالآلاف من الطرق، إذا تغلبنا على واحدة من الحواجز النهائية لجعل الروبوتات نابضة بالحياة”.

تخفيض عدد العمالة

أعلن خبراء فنلنديون وأكاديميون من الجامعة الأميركية في الشارقة أن الطباعة ثلاثية الأبعاد تعد أداة فاعلة في تخفيض عدد العمالة غير الماهرة بنسبة 50 بالمئة وتقليل زمن الإنشاء بين 50 و70 بالمئة، والحد من التكاليف بـ30 بالمئة وتخفيض مخلفات البناء بنسبة 70 بالمئة.

الطباعة ثلاثية الأبعاد تداخلت بشكل عملي تقريبا في كل الصناعات، وباتت هيمنتها مسألة وقت

وسلطوا الضوء خلال ورشة لـ”شركة الأعمال التجارية للجامعة الأميركية بالشارقة” على التأثير الإيجابي لهذه التقنية على قطاع الإنشاءات أحد الروافد الحيوية للاقتصاد الوطني في الدولة والذي يساهم بأكثر من 836 مليار درهم سنويا.

وتضمن البرنامج الذي أطلقته الشركة سلسلة من ورش العمل حول “أهمية الروبوتات والطباعة ثلاثية الأبعاد في تطوير قطاع الإنشاءات في إمارة الشارقة” في إطار التعاون المثمر مع “جامعة أولو التقنية” الفنلندية.

وشهدت الورشة الأولى مناقشات معمقة حول أحدث الابتكارات التقنية في عالم الروبوت والطباعة ثلاثية الأبعاد التي من شأنها الارتقاء بقطاع الإنشاء.

وتمّ تسليط الضوء على التأثير الإيجابي لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على قطاع الإنشاءات، الذي يعتبر رافدا حيويا من روافد الاقتصاد الوطني في الدولة.

وكانت نيوزيلندا دخلت مايو الماضي سباق الفضاء بصاروخ مصمم بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، حيث أطلقت شركة روكيت لاب المتخصصة في إطلاق الصواريخ إلى الفضاء أول رحلة لصاروخ يعمل بالبطارية ومصمم بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من شبه جزيرة ماهيا النائية في نيوزيلندا.

وقالت الشركة على حسابها الرسمي على تويتر “أطلقناه إلى الفضاء. البهجة تغمر الفريق”. ويعد الإطلاق الناجح للصاروخ منخفض التكلفة المصمم بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد خطوة مهمة في السباق التجاري لتقليص القيود المالية واللوجيستية أمام رحلات الفضاء كما يجعل من نيوزيلندا مركزا فضائيا محتملا.

وتروج الشركة التي لها مقر في لوس أنجليس وآخر في نيوزيلندا لخدماتها على أنها وسيلة تمكن الشركات من إطلاق أقمار صناعية إلى الفضاء على نحو منتظم.

ويؤمن العديد من الأشخاص بأن اختراع الطابعة ثلاثية الأبعاد تماثل في أهميتها اختراع المحرك البخاري، حيث يعتقد بأنها ستنقلنا إلى ثورة صناعية جديدة بآفاق وإمكانيات لا حصر لها، إلا أن الغائب عن الأذهان أن تلك التكنولوجيا ستؤثر في التعليم والتعلم أيضا.

فإدماج استخدام تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد داخل وخارج الفصول التعليمية لا يتوقف عند إكساب الطلاب مهارة مستقبلية لا غنى عنها، بل يمتد إلى ما هو أبعد من ذلك حيث أنه يوفر مدخلا لتعليم الطلبة الإبداع ومهارات حل المشكلات.

ويساعد بالإضافة إلى ذلك الطلبة على تعلم أساسيات الهندسة والتصميم. ومن هذا المنطلق بدأت العديد من المدارس حول العالم تجهيز المعامل الدراسية بطابعات ثلاثية الأبعاد، كما تعمل العديد من المبادرات التعليمية في المنطقة العربية على تعليم الطلبة مبادئ التصميم ثلاثي الأبعاد بواسطة الحاسب الآلي لبناء نماذج يمكن طباعتها باستخدام تلك التقنية المذهلة.

وافتتح بداية العام الجاري في أحد المتنزهات العامة في العاصمة الأسبانية مدريد أول جسر مشاة مصنوع بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد.

العديد من المبادرات التعليمية العربية تعمل على تعليم الطلبة مبادئ التصميم ثلاثي الأبعاد بواسطة الحاسب الآلي لبناء نماذج يمكن طباعتها باستخدام تلك التقنية المذهلة

وذكر موقع “ذا لوكال الإخباري” الأوروبي أن الجسر الرائد صنعه فريق من معهد الهندسة المعمارية المتقدمة في إقليم كتالونيا شمال شرق إسبانيا بالتعاون مع مركز الأبحاث والتعليم في برشلونة.

وقال فريق التصميم إن تصميم الجسر ثلاثي الأبعاد يسمح بتوزيع المواد بصورة جيدة مع تقليل كمية النفايات عن طريق إعادة تدوير المواد الخام أثناء عملية التصنيع، ليكون إنجازا مهما بالنسبة لقطاع التشييد على المستوى الدولي، فحتى الآن لم يتم تطبيق هذه التكنولوجيا في مجال الهندسة المدنية.

ثورة طبية محتملة

تشكل طباعة الأعضاء الجسدية بالأبعاد الثلاثية ثورة في مجال العمليات الجراحية، حيث أنقذت حياة الكثيرين ممن تعرضوا لحوادث أفقدتهم بعضا من أعضائهم أو تسببت في تشوهات خلقية لهم.

وتقلل التقنية المستخدمة من وقت الإجراءات الجراحية، كما تُوفر نسبة عالية من الدقة في العمل ونجاح العملية دون شك.

وغالبا ما تنتج الطابعة طبقة من البلاستيك الشفاف بدلا من الحبر، ثم تضيف طبقة أخرى، ثم طبقة جديدة، ثم الجمجمة أو القفص الصدري، أو أيا من الأعضاء التي يطلبها الجراح من الطباعة حيث تخرج به بمنتهى البطء.

كما اقترب العلماء من تحقيق حلم الملايين باستعادة حياتهم الطبيعية بعد الإصابة بهشاشة العظام وإصابات العمود الفقري، بنجاحهم في صنع عمود فقري صناعي ثلاثي الأبعاد.

ووفقا لمصادر إعلامية لن يتم استبدال الفقرات البشرية بتلك الفقرات الصناعية كما يفهم البعض، لكن سيتم استخدامها لتدريب الأطباء على عمليات العمود الفقري بشكل أدق يزيد ثقتهم بأنفسهم أثناء إجراء تلك الجراحات الخطيرة في الواقع.

وقال الدكتور جو ميكس من جامعة نوتينغهام البريطانية إنه من غير الممكن تعلم جراحة العمود الفقري من خلال الكتب أو الفيديوهات، مشيرا إلى أن النماذج الصناعية المحاكية للجسم البشري ترفع مهارة الأطباء وتقلل فرص الخطأ أثناء إجراء العمليات للمرضى.

واستخدم العلماء أساليب الطباعة الثلاثية المتطورة في إعداد الفقرات الصناعية بشكل يطابق الفقرات الحقيقية مع مراعاة المرونة الداخلية والخارجية تماما مثل الجسم البشري.

وأعلنت دائرة صحة بغداد الكرخ، مؤخرا، عن نجاح أول عملية جراحية باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في مدينة الإمامين الكاظمين الطبية. وبحسب بيان صحافي قالت الدائرة إن “فريقا طبيا مشتركا متخصصا في جراحة الوجه والفكين وجراحة الجملة العصبية، تمكن من إجراء عملية لمريض (27 عاما) قد تعرض سابقا لحادث سير، باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد”.

12