تسريع الطباعة الثلاثية الأبعاد

تستطيع تكنولوجيا جديدة طورتها إحدى الشركات في إعداد أجهزة طبية خاصة وقطع للسيارات، من دون أن نذكر أحذية تلائم قدمك بالتحديد.

تصنع الطابعات الثلاثية الأبعاد أشياء من المستحيل أو المكلف جداً إعدادها بواسطة قوالب، الخراطة، أو عمليات التصنيع التقليدية الأخرى. لكن هذه الطابعات تعمل ببطء كبير، ما يحول دون استخدامها في المصانع.

يعود ذلك إلى أن النسخة الحالية من هذه التكنولوجيا تبني الأشياء الطبقة تلو الأخرى. فهي في الواقع طباعة ذات بعدين تُكرر المرة تلو الأخرى، وفق المهندس الكيماوي جوزف ديسيموني، مؤسس ومدير Carbon 3D، شركة ناشئة في مدينة ريدوود بكاليفورنيا. لكن شركته هذه تدّعي أنها تملك تكنولوجيا أسرع بنحو 25 إلى مئة مرة، وفق الأشياء المعدة وموادها.

أنماط من الضوء

يأمل ديسيموني أن تُستخدم طابعات Carbon 3D في إعداد قطع للسيارات والطائرات تكون أقوى وأقل وزناً مما يُستعمل اليوم، ما يُساهم بالتالي في الحد من استهلاك الوقود.

كذلك يرغب في تطوير القدرة على طباعة بسرعة نعال أحذية خاصة تلائم شكل قدم كل فرد، فضلاً عن تزويد غرف العمليات بطابعات مماثلة تستطيع توليد دعامات تلائم شرايين المرضى.

تشكل عملية Carbon 3D نسخة معدلة من طريقة تُدعى ستيريوليثغرافي تعتمد على أنماط منبعثة من الضوء ما فوق البنفسجي هدفها تحفيز تشكل بوليمرات صلبة من كتلة من الراتنج. وتُعتبر الستيريوليثغرافي عموماً عملية توقف وبدء متكررة: يلتصق ما يُطبع في قعر الوعاء الذي يُعد فيه، ومن الضروري فصله بالقوة بعد كل ومضة ضوء. ولا شك في أن تكرار هذه العملية مع كل طبقة يجعل الطباعة بطيئة، فضلاً عن أن الغرض المطبوع المكتمل يكون أضعف من الناحية الميكانيكية، خصوصاً في المواضع التي تتصل فيها الطبقات إحداها بالأخرى.

مع نسخة Carbon 3D، تقع كتلة الراتنج في وعاء له نافذة في الأسفل. وتتمتع هذه النافذة بالإنفاذية ذاتها كما العدسة اللاصقة: لذلك لا تمرر الضوء فحسب، بل الأكسجين أيضاً، ما يعيق التفاعل الكيماوي بما يكفي ليحول دون تصلب البوليمير في القعر. نتيجة لذلك، تستطيع طابعات Carbon 3D الاستمرار في طبع الطبقة تلو الأخرى، ما يجعل هذه العملية أسرع بكثير ويولد قطعاً أكثر صلابة، وفق ديسيموني. يقول: {تشبه هذه العملية نمو شيء ما في بركة}.

فاعلية ودقة

برهن باحثون آخرون فاعلية أنظمة طباعة يستخدم بعض التقنيات المعتمدة في آلات Carbon 3D. ويستطيع بعض الأساليب هذه طباعة الخصائص بدقة أعلى مما تقدّمه هذه الشركة. حصل ديسيموني، الذي أسس Carbon 3D عام 2013، وهو راهناً في إجازة من جامعة كارولاينا الشمالية للعمل على شركته هذه، على تمويل بقيمة 51 مليون دولار ليطوّر هذه الطابعات ومواد البوليميرات التي ستشكل منتجاته الأولى. وفي مارس الماضي، تخلت الشركة عن سريتها ونشرت تقريراً في مجلة Science يصف تقنياتها هذه.

كذلك قدمت شريط فيديو مميزاً عن نموذج أزرق صغير من برج إيفل يخرج بسرعة من بركة لزجة صغيرة.

صحيح أن غالبية نماذج الطباعة الثلاثية الأبعاد صممها مهندسون ميكانيكيون، وفق ديسيموني، إلا أن علم الكيمياء الذي يعتمده ميز Carbon 3D. ويختم: {نود أن نزود المواد بخصائص لم يسبق أن رأيناها}.