ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

تقدم لك هذه المقالة نظرة شاملة عالية المستوى حول الطباعة ثلاثية الأبعاد. حيث أن هذه التكنولوجيا كانت موجودة لمدة خمس وعشرين عاماً تقريباً ، فقد استخدمها المهندسون في المقام الأول لإنشاء نماذج أولية. وفي الآونة الأخيرة، أصبحت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد متاحة لعدد أكبر من الأشخاص بتكلفة أقل لإنشاء مجسمات حسب الطلب محلياً.

تعريف أساسي للطباعة ثلاثية الأبعاد

نحن نعلم جميعاً ما هي الطباعة لذا فلنبدأ بالجزء ثلاثي الأبعاد لهذه الطباعة.
3D هو اختزال لثلاثي الأبعاد. عند طباعة صفحة على طابعة ، يوجد بعدان فقط: الجزء الأمامي من الصفحة والجزء الخلفي من الصفحة. تضيف الطباعة ثلاثية الأبعاد بُعداً ثالثاً، ألا وهو الحجم.
تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد طابعةً لإنشاء مجسمات ثلاثية الأبعاد، على سبيل المثال: كوب، دمية، أو حقيبة هاتف.

اقرأ أيضاً على أعجمي: هل سمعت عن لغة Kotlin الجديدة للبرمجة؟

للطباعة ثلاثية الأبعاد هذه الصفات:

• يتم إنشاء المجسمات عن طريق إضافة أو إيداع طبقات من المواد، وليس بطرح أو قص قطعٍ من كتلة مادة ما.
• نظراً لإنشاء المجسمات عن طريق إضافة طبقات، يجب تحويل ملف الكمبيوتر الذي يحتوي على تفاصيل حول نموذجك إلى شرائح، حيث تقوم الطابعة بإنشائها طبقة تلو الأخرى.
• يمكن أن تستغرق طباعة مجسم ثلاثي الأبعاد ساعات أو أيام لإكماله، وذلك بناءً على درجة تعقيد وحجم المجسم.
• تعتمد التكلفة على المواد المستخدمة، من بين عوامل أخرى. في المقابل، إذا قمت بشراء قطعة من الخشب ثم قصصت جزء منها لخلق مجسمك فإنك تدفع سعر قطعة الخشب الأساسية التي استخدمتها.

كيف تُستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد

تُستخدم اليوم الطباعة ثلاثية الأبعاد بواسطة الشركات والطلاب والمصممين.
حيث يقتصر الاستخدام المنزلي أو الاستهلاكي للطباعة ثلاثية الأبعاد على الأشخاص الذين يجربون هذه التكنولوجيا. ومع ذلك، هناك قيمة عالية في طباعة المجسمات ثلاثية الأبعاد للطلاب والمصممين وأي شخص يحتاج إلى مجسم صغير لإظهار أفكاره أو إنشاء مجسمات قابلة للاستخدام. كما قد يستخدم الطلاب الذين تبلغ أعمارهم 10 سنوات طابعة ثلاثية الأبعاد في فصل دراسي.

إن الاستخدامات المستقبلية لهذه التكنولوجيا هي التي أثارت اهتمام الناس. على سبيل المثال، قد تؤدي ضرورة استبدال الجزء الخلفي من جهاز التحكم عن بعد في التلفزيون إلى الانتقال إلى موقع ويب، والعثور على الجزء الضروري، ثم النقر على زر لجعل الجزء مطبوعاً محلياً حيث يمكنك استلامه. أما اليوم فيتم استبدال جهاز التحكم عن بعد بالكامل أو تتمّ معرفة مكان الحصول على القطعة البديلة التي تم صنعها في مكان آخر، من المحتمل خارج البلد.
والأكثر إثارة للاهتمام، أنه باستطاعة الطباعة ثلاثية الأبعاد أن تؤمن تجربة لأنواع الموضة المختلفة والأشياء الأخرى في حياتنا والتي لا نعطيها الاهتمام الكافي. قد يكون من الممكن زراعة أعضاء طبياً على سبيل المثال، باستخدام أنسجة من المريض.

ولعل أكثر استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد، والتي أُسيء فهمها، تتضمن صناعة البنادق. في حين أنه شيء ممكن، لكن هناك العديد من العوامل التي تجعل طباعة بندقية خطراً وغير شائع.
ومن الممكن أيضاً استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد كجزء من عملية تصنيع أكبر، على سبيل المثال، لإنشاء السيارات. بالإضافة إلى مجموعة جديدة من السيارات التي يقدمها صناع السيارات كل عام، قد تجعل الطباعة ثلاثية الأبعاد من السهل شراء سيارةِ “موستانج” عام 1967 بأحدث تقنيات المحرك والسلامة وغيرها من التقنيات من معرض السيارات المحلي.

وتنطبق نفس الديناميكية على الأحذية، والإطارات الخاصة بالنظارات، حيث أنه قد لا تتوفر التصميمات القديمة في أيامنا هذه، يمكن أن تتوفر عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد في المنزل أو في مكان قريب في متجر الطباعة.
بالإضافة إلى ذلك، هناك مجموعة واحدة على الأقل توفر للطلاب طريقة لاستخدام طابعاتهم ثلاثية الأبعاد في المدارس لإنشاء الأجزاء الاصطناعية للاستخدام الطبي. حيث يحصل الطلاب على خبرة في إنشاء شيء مختلف عن حقيبة الهاتف، مع تأمين يد المساعدة لأشخاص آخرين في الوقت ذاته.

كيف تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد

على مستوى عال، تأخذ الطابعة ثلاثية الأبعاد المادة، عادة ما تكون قطعة من البلاستيك ملفوفة على بكرة، تقوم بتسخين المادة، ثم تقوم بدمج المادة طبقة تلو الطبقة لبناء مجسم ثلاثي الأبعاد. حيث يتم قذف المادة أو دفعها وإيداعها.
الدقة أمر بالغ الأهمية للطابعات ثلاثية الأبعاد. يجب أن تتم محاذاة رأس الطباعة والبكرات وأجهزة الطرد، وكذلك ترجمة أبعاد برامج الطباعة إلى أبعاد العالم الحقيقي الصحيح المستخدمة من قبل الأجهزة الطابعة.
تعد طابعة (Printrbot) طابعة منخفضة التكلفة يمكنك بناؤها بنفسك لفهم كيفية عمل وتركيب جميع أجزاء الطابعة ثلاثية الأبعاد معاً. ومع ذلك، يستخدم معظم الناس طابعة مسبقة التركيب حيث يقومون بتعديل موقع رأس الطباعة ومنصة البناء، بالإضافة إلى اختبار رؤوس الطارد التي تنبعث منها المواد المستخدمة للطباعة.
هناك نوعان على الأقل من الطباعة ثلاثية الأبعاد، الراتنجية وغير الراتنجية. تستخدم طباعة المجسمات بالراتنج تقنية الليزر لتصليب طبقة تلو الطبقة لإنشاء المجسمات. غالباً ما تكون مكلفةً للغاية وتستخدم الضوء والمواد الكيميائية لمعالجة المجسم المطبوع. ومع ذلك، فإن النتائج أكثر دقة من الطباعة غير الراتنجية.
عندما يتحدث الناس عن الطباعة ثلاثية الأبعاد، فإنهم يتحدثون في الغالب عن الطباعة غير الراتنجية. بدلاً من الراتنج والليزر والمواد الكيميائية، تستخدم الطباعة غير الراتنجية البلاستيك أو الطعام أو السيراميك أو أي مادة أخرى وتضيف طبقة فوق طبقة لإنشاء المجسم.

عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد

يعد طباعة نموذج ثلاثي الأبعاد أكثر تعقيداً من فتح برنامج Microsoft Word والطباعة على طابعة ثنائية الأبعاد. لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد على مستوى عالٍ، اتبع هذه الخطوات:
● ابحث عن ، أو أنشئ نموذجاً باستخدام برنامج Blendr أو SketchUp أو OpenSCAD.
● قم بإعداد النموذج الخاص بك للطباعة، على سبيل المثال، تأكد من أن النموذج محكم ضد الماء وبدون فجوات.
● قم بإنشاء ملف STL الذي يحول نموذجك إلى شيفرة تفهمها الطابعة ثلاثية الأبعاد ، باستخدام Netfabb أو Meshlab أو برامج مشابهة.
● اطبع نموذجك الثلاثي الأبعاد، واضبط الطابعة حسب الحاجة.
يمكنك القيام ببعض أو كل هذه الخطوات، اعتماداً على امتلاكك لطابعة ثلاثية الأبعاد أو استخدامك لخدمةٍ مطبعية. هناك أيضاً الكثير من المساعدة إذا كنت تستخدم خدمةً مطبعية، أو تبحث عن مساعدة عبر الإنترنت، أو تستخدم مجموعة قرصنة محلية.

المواد المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد

تستخدم الطابعات ثلاثية الأبعاد التي لا تحتوي على راتنجات بلاستيك ABS و/أو PLA في الغالب مما يجعلها مرنة عند التسخين ثم صلبة. هناك أنواع أخرى من اللدائن الحرارية المستخدمة. تستخدم بعض الطابعات الأسلاك المعدنية. ويمكن للطابعات الجديدة طباعة السيراميك أو أن تستخدم المواد الغذائية. يتم إدخال المواد إلى الطابعة باستخدام بكرة تحتوي على بلاستيك أو مادة أخرى ملفوفة حول البكرة.
تستخدم الطابعات الراتنجية ثلاثية الأبعاد راتنج البلاستيك المركب المخصص المصبوب في خزان. الراتنج حساس للضوء ويتصلب عندما يقوم ضوء الليزر بتسخين بقعة داخل الراتنج.

مترجم بتصرف عن: kidscodecs – للكاتب: Tim Slavin