لقد كان للاختراعات التكنولوجية والتطبيقية تأثير كبير في تشكيل التاريخ الحديث وساهمت في الوصول إلى ما نحن عليه اليوم. وقد أسهمت هذه الاختراعات في تحسين حياتنا بشكل ملحوظ، ومن بينها تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. من خلال هذا الموقع، سنستعرض تطور الطباعة ثلاثية الأبعاد عبر الزمن واستخداماتها المتعددة.
تاريخ الطباعة ثلاثية الأبعاد منذ نشأتها وحتى أحدث تطوراتها
ظهرت أول إشارة إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد في أدب الخيال العلمي في خمسينيات القرن الماضي، قبل أن تتحول إلى واقع ملموس في الثمانينيات. حاليًا، تعد هذه التقنية من الأكثر شيوعاً، مما يعكس الزيادة في دقتها وتنوع المواد المستخدمة فيها.
ظلت المبادئ الأساسية للطباعة ثلاثية الأبعاد ثابتة؛ إذ تُعرف بأنها عملية تصنيع كائن مادي من نموذج أو تصميم رقمي عبر إضافة طبقات متعاقبة من المادة حتى تُصبح صلبة. بعبارة أخرى، هي عملية تحويل التصميم الرقمي إلى منتج حقيقي يمكن لمسه.
تشير التوقعات إلى أن هذه التقنية قد تحدث ثورة في مجالات التصنيع التقليدي كما نعرفه، نظراً للاختلافات الجذرية بينها وبين تقنيات التصنيع الأخرى الموجودة حاليًا.
في البداية، كانت تكلفة امتلاك طابعة ثلاثية الأبعاد تتجاوز 300 ألف دولار في الثمانينيات، أي ما يعادل الآن مليون دولار. لكن بعد فترة قصيرة، أصبحت هذه التقنية متاحة للشركات الصغيرة والأفراد، مما مكنها من تجاوز كونها مجرد أداة لتصنيع النماذج الأولية.
تطور الطباعة ثلاثية الأبعاد
في عام 1981، تم تسجيل أول براءة اختراع واضحة تتعلق بفكرة الطباعة ثلاثية الأبعاد تحت عنوان “جهاز النماذج الأولية السريعة”. وأتت الإسهامة الأهم من المخترع والمهندس الأمريكي تشاك هال، الذي صاغ مصطلح “الطباعة الحجرية المجسمة” عام 1984، وتم منحه براءة اختراع لها في عام 1986.
يشير المصطلح إلى تقنية إنشاء الأجسام ثلاثية الأبعاد من مادة سائلة تتماسك عند تعرضها لضوء الليزر، حيث تعتبر الطباعة الحجرية المجسمة الجيل الأول من تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد الشائعة الاستخدام في العديد من المجالات اليوم.
في عام 1987، سجل المخترع الأمريكي كارل ديكارد براءة اختراع لعملية “التلبيد الانتقائي بالليزر”، بينما قدم المخترع سكوت كرامب في عام 1989 براءة اختراع لعملية “نمذجة الترسيب المنصهر”.
تطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد
تستفيد العديد من الصناعات والأسواق من تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، ومنها:
- الطب وطب الأسنان: تستخدم التقنية في صنع تيجان الأسنان والجسور، ويتم إنتاج غالبية أدوات التقويم الشفافة باستخدامها، بالإضافة إلى استخدامها في تصميم وتعزيز الأجهزة الطبية مثل أجهزة تقويم العظام والأطراف الصناعية.
- السلع الاستهلاكية: تساهم هذه التقنية في تسريع عملية إطلاق المنتجات الجديدة من خلال تصميمها وتطويرها واختبارها في فترة زمنية قصيرة، كما تتيح إنشاء منتجات مصممة خصيصًا لتلبية احتياجات المستهلكين، بما في ذلك الأحذية المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد.
- الفضاء: دخلت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في مجالات متعددة، مثل تصنيع محركات الصواريخ وقطع غيار المركبات، مما يمكن المهندسين من تصميم وتصنيع أجزاء الصواريخ خلال فترة زمنية قصيرة.
- النقل: كانت من أوائل القطاعات التي اعتمدت تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد، حيث سعت لإنتاج قطع الغيار عند الطلب، بالإضافة إلى التطوير السريع للمنتجات وإنتاج أجزاء معقدة وخفيفة الوزن ومتينة. من الشركات التي استفادت من هذه التقنية نجد: بورشه، فورد، وبي إم دبليو.
- كما ساعدت في تطوير العديد من المجالات الأخرى، مثل الفن والنحت، والإنشاءات، والصناعات الغذائية، والتعليم.
تناولنا في هذا المقال تاريخ الطباعة ثلاثية الأبعاد من بدايتها وحتى تطوراتها الحديثة، مع التركيز على الإسهامات البارزة للمخترعين الأمريكيين الذين أحدثوا طفرة في عالم التكنولوجيا والتقدم المستمر في هذه التقنية الرائدة.