ثورة الطابعات الثلاثية الأبعاد تدخل في مجال البناء

3d printer 217 3d printer 17

ثورة الطابعات الثلاثية الأبعاد  3D printers  تدخل في مجال البناء

بقلم: باسل نعيم المدهون – تخصص فيزياء – جامعة الأزهر – غزة

باسل المدهون - تخصص فيزياء - جامعة الأزهر - غزة

باسل نعيم المدهون – تخصص فيزياء – جامعة الأزهر – غزة

نعلم ان طابعات الورق سواء كانت الليزر أو نفاثات الحبر، ففي هذه الطابعات يتم الطباعة من زاوية رؤية واحدة أفقية من خلال طباعة الحروف على الورق، ولكن في هذا المقال سنتكلم عن كل ما يخص الطابعات الثلاثية الأبعاد 3D بالإضافة في التحدث عن دورها في طباعه المنازل.

قفزت تقنية الطابعة ثلاثية الأبعاد قفزة هائلة في مجال التصنيع، ودخلت في مجالات عدة أهمها (المعدات، السيارات، أثاث المنزل، المجوهرات، الأحذية، البناء لتصل إلى أكبر إنجاز في مجال الطب وهو طباعه الأوعية الدموية الاصطناعية وتمكن الصين الدولة العظيمة من طباعه وحدات سكنية رائعة جاهزة للسكن.

الطابعات الثلاثية الأبعاد

هي أحد ثورات تكنولوجيا العصرية في مجال التصنيع حيث يتم طباعه منتج ثلاثي الأبعاد بواسطة تقنية خاصة ومواد مختلفة يتم فيها وضع طبقات رقيقة فوق بعضها البعض لتخرج المنتج المطلوب.

 

مبدأ عمل الطابعات الثلاثية الأبعاد

الفكرة الأساسية في هذه الطابعات هي الطبقات Layers، فيمكن طباعه أي مجسم ثلاثي الأبعاد من خلال وضع طبقات فوق بعضها البعض بالشكل المطلوب ليتكون في النهاية مجسم ثلاثي الأبعاد، يتم رسم المنتج المطلوب بمساعده برنامج متخصص في الرسوم الثلاثية الأبعاد كبرنامج الأوتوكاد أو، CAD ثم يقسم التصميم إلى رسوم محسوبة حيث يتم تحويل كل جزء إلى بيانات رقمية، يقوم جهاز الطابعة فيما بعد في طباعتها مجسمة من المادة المختارة.

ويتم تكوين أو بناء الطبقات بتقنية مشابهة لتلك المستخدمة في الطابعة النفث الحبري ، ومن المهم استخدام مواد رابطة للخامات لتربط الحبيبات فيتم تشكيل النموذج ، ويقوم المكبس في ضغط المسحوق لتثبيتها ومن ثم يرتفع ليقوم بضغط الطبقة الثانية ويستمر في إنشاء طبقات حسب ما هو مطلوب ، بعدها يتم نفث القطرات حسب الطلب فيقوم النافث بتوزيع كميات منفصلة أو مستمرة من المواد الرابطة تترسب فوق طبقة من المسحوق سواء أكان مادة خزفية أو معدن أو بوليمرات والذي سوف يتحول إلى قطاع رقيق للشكل المطلوب وبتكرار النفث للخامات والمواد الرابطة تتكون الطبقة تلو الأخرى حتى نحصل على الشكل النهائي.

فيما بعد تتم المعالجة الحرارية حيث يتم التخلص من المسحوق غير المرتبط وكذلك المواد الرابطة الغير مرغوب فيها، ويتم الحرق أو المعالجة الحرارية لدرجات حرارة تتعدى 1000 درجة مئوية حيث تحدث عملية التلبيد (Sintering) لإكساب الجسم صلابة ومتانة تلائم الاستخدام.

مميزات الطابعات ثلاثية الأبعاد

  1. الدقة الفائقة والجودة العالية للمجسمات التي تقوم الطابعات.
  2. تعد الطابعات ثلاثية الأبعاد أسرع وأوفر وأسهل في الاستعمال من تكنولوجيا الأخرى للتصنيع.
  3. توفر الطابعات ثلاثية الأبعاد القدرة للمطورين القدرة على طباعه أجزاء معقدة وكبيرة الحجم والأجزاء البارزة والأجزاء المتداخلة.
  4. توفر الطابعات الثلاثية الأبعاد من صناعه أجزاء بمواصفات ميكانيكية وفيزيائية مختلفة.
  5. التكنولوجيا المتقدمة للطباعة الثلاثية الأبعاد تنتج نماذج طبق الأصل من جهة الملمس والوظيفة.
  6. توفر الطابعات الثلاثية الأبعاد من صناعه أجزاء بمواصفات ميكانيكية وفيزيائية مختلفة.

عيوب الطابعات ثلاثية الأبعاد

1- التكلفة المرتفعة للطابعات والتي تقل تدريجياً مع الوقت حتى أنه يوجد طابعات يتم إنتاجها للاستخدام المنزلي.

2- بطيء عملية الطباعة والتي تستغرق من ساعات إلى أيام حسب حجم المجسم.

لم تقتصر الطابعات الثلاثية لطباعه على المنتجات الصغيرة بل وصل الأمر إلى طباعه منازل مكونة من عدة طوابق تصل إلى 5 وأكثر. لقد قامت عدة شركات صينية منها شركة شنغهاي وين سان للتصميم الهندسي في استخدام الطابعات الثلاثية الأبعاد الضخمة يبلغ طولها 500 قدم في طباعه منازل كاملة وجاهزة للسكن مكونة من خمس طوابق مستخدمة في ذلك مزيج من بقايا مواد البناء والزجاج والفولاذ الذي يتم رشة على كل طبقة مستقلة حتى يتكون حائط سميك قوي.

وتكلفة المنزل لم تتجاوز 150 ألف دولار، وبهذا تكون الوحدة السكنية أقل بكثبر من تكلفة الوحدات المبنية في الطريقة التقليدية، وسرعه طباعه المنزل الذي لا يتغرق أكثر من يوم !!!

ولاقت هذه الخطوة التي اتخذتها الصين قبولا واسعا نظرا لتوفير الأموال غير أن تصنيع مواد البناء ينتج عنة انبعاثات كربونية على عكس استخدام هذه التقنية فإن بإمكانها إعادة تدوير مواد البناء والحفاظ على سلامة العاملين من الانبعاثات.

لمزيد من المعلومات حول هذه التقنية من هنا

بقلم: باسل نعيم المدهون

تخصص فيزياء – جامعة الأزهر – غزة

تعليقات

تعليقات