الطباعة ثلاثية الأبعاد أوالتصنيع التجميعي..وهي إحدى تقنيات التصنيع

• 
• طباعة ثلاثية الأبعاد
• التكنولوجيات - مصطلحات فنية:
  • 3.1البلمرة الضوئية والتصليد الحراري Vat Photopolymerisation
  • 3.2الطباعة بالتلين الحراري Material Extrusion
  • 3.3الطباعة باستخدام المسحوق Powder Bed Fusion

ما يجب معرفته عن الطباعة ثلاثية الأبعاد
الطباعة الثلاثية الأبعاد، أو بإسم آخر التصنيع التجميعي، و التي هي تكنولوجية حديثة نسبيا و ذلك ليس لأنها إختراع جديد و حسب، بل لأنها غير معروفة لدى عامة الناس و خصوصا في عاملنا العربي بالرغم من الثورة التي سوف تحدثها قريبا. بكل بساطة، هذه التكنولوجية الآن حتى بدأت تعرف بين الناس و نتنشر في وسائل الإعلام و غيرها بشكل واسع.
أحد مؤسسي شركة 3D Systems، تشاك هال، اخترع نظام التجسيم في عام 1986، و الشركة إلى اليوم ظلت أحد اللاعبين الأساسيين في هذا السوق، بجانب Statasys و Z Crop.
حاليا الطابعات ثلاثية الأبعاد يمكن تشبيهها بأول حاسب شخصي PC تم إطلاقه في الأسواق و الذي هو ألتير و الذي كان بدائي جدا مقارنة بالوقت الحالي، لم يخطر على بال أحد في ذلك الوقت الطرق الهائلة التي سوف تؤثر به هذه الحواسب على حياتنا من جميع النواحي، فقط الناس الذين كانوا متحمسين بالفعل كانوا على دراية ما هو بانتظارنا، أمثال هؤلاء الناس، ستيف جوبز، بيل غيتس و لاري إليسن، بحيث كان لديهم الأفكار التي أعطت هذه التكنولوجية شعلة جعلتها تتوهج عالميا و هم جعلتهم من أغنى أغنياء العالم.
في بداية الثمانينات الحواسب الشخصية من الأبل و الأي بي كانت إم تقدر بحوالي 1000-1500 دولار و التي حاليا تساوي حوالي 2200-3000 دولار في تقديرات اليوم. إذا نظرنا إلى أسعار الطابعات ثلاثية الأبعاد، نرى على سبيل المثال إحدى الشركات الرائدة في هذا المجال (Ultimaker) و التي أسسها الهولندي أريك دي بروين منذ سنتين تقريبا فسعر الآلة الحالي لديهم حوالي 1600 دولار أي أقل من سعر الحاسب الشخصي في الثمانينات، و قد نوه المؤسس الهولندي أنهم يبيعون آلاف الطابعات حاليا و هو شيء مذهل بالفعل كم من الناس يريدون الحصول على هذه التكنولوجية.
الجدير للذكر أنه أصبحت اليوم مصادر غير محدودة للتمعن في هذه التكنولوجية و هناك شبكات مفتوحة عدة للمشاركة و التطوع بالمعلومات بحيث لمن لديه الهواية في هذا المجال يمكنه تركيب طابعته بنفسه. هذا من عدا البرامج المتاحة حاليا لعمل التصاميم ثلاثية الأبعاد و التي يتوفر منها العديد مجانا.
هذه المصادر و الشبكات المجانية تساعد على تطوير هذه التكنولوجية بشكل سريع جدا، من ناحية إنشاء نماذج جديدة، زيادة دقة الطباعة و أنواع المواد الأولية المستخدمة. ففي حين أن أحد ما في مقدونيا قد يقوم بتطوير البرنامج، في الوقت نفسه شخص آخر في مومباي يقوم بعمل إضافات فيزيائية على الرأس القاذف للطابعة و شخص آخر في سنغافوره يحمل فيديوهات تعليمية على اليوتيوب تعلمك كيف تركب الطابعة بنفسك. بل و هناك مجموعات في المدن الكبرى تحديدا مثل لندن تلتقي بشكل مستمر و إحدى تلك المجموعات هي London Hackerspace على سبيل المثال.
التطوير التطوعي المفتوح للطابعات الثلاثية الأبعاد بدأ في 2009، قبل ذلك، هذه التكنولوجية كانت محمية أي محتكرة من قبل الشركات الكبرى في هذا المجال مع وجود حافز صغير جدا للمشاركة بها، و لكن هذا قد تغير جذريا.
أغلب الطابعات الموجودة في الأسواق حاليا تستخدم طريقة التصنيع و التي يتم فيها وضع طبقات فوق بعضها، طبقة تلو الأخرى حتى يتم تعمير و تشكيل الشكل النهائي المطلوب. و هذا يبدأ ببرنامج تم تطويره من قبل Stratasys والذي يقوم بمعالجة الملفات ذات نطاق .stl أو الملف التجسيمي stereolithography file بحيث يتم تقسيم التصميم إلى طبقات و يتم تحويل الصور الثلاثية الأبعاد إلى قالب رقمي يتكون من عدة طبقات رقيقة أفقية. بعض الطابعات يمكنها استخدام مادتين مختلفتين في الطباعة، الأولى تستخدم في طباعة الشكل و الأخرى عبارة عن مادة داعمة يمكن التخلص منها و وظيفتها هي الفصل بين الأجزاء المختلفة للشكل المطبوع مما يتيح المجال لطباعة جهاز بأكمله مرة واحدة دون الحاجة إلى طباعة أجزاء مختلفة و من ثم تركيبها.
هذه العملية تدعى بقذف الFDM و التي هي اختصار ل fused deposition modelling أي التشكيل من الترسيب المنصهر. يتم تغذية الطابعة بعبارة عن نوع خاص من البلاستيك و التي يمر بالرأس القاذف للطابعة و الذي بدوره يعمل بشكل أوتوماتيكي بحيث يشغل و يقف تدفق المادة الأولوية بنفسه في حين أنه يتحرك بشكل منتظم.
بعض الطابعات الأخرى يقوم الرأس القاذف بقذف مادة لاصقة تقوم بلصق حبيبات صغيرة كالبودرة و تجمعها حتى تقوم بتشكيل المجسم على شكل طبقات.
المصدر: هنا
*******************************
من ويكيبيديا
طابعة ثلاثية الأبعاد
الطّباعة ثلاثيّة الأبعاد هي إحدى تقنيات التصنيع، حيث يتم تصنيع القطع عن طريق تقسيم التصاميم ثلاثية الأبعاد لها إلى طبقات صغيرة جدا باستخدام برامج الحاسوبية ومن ثم يتم تصنيعها باستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد عن طريق طباعة طبقة فوق الأخرى حتى يتكون الشكل النهائي.^[1] ويختلف هذا النظام عن نظامي القولبة والنّحت اللذين يبددان أكثر من 90% من المادة المستخدمة في التصنيع^[2] والطابعات ثلاثية الأبعاد في العادة أسرع وأوفر وأسهل في الاستعمال من التكنولوجيات الأخرى للتصنيع. وتتيح الطابعات ثلاثية الأبعاد للمطورين القدرة على طباعة أجزاء متداخلة معقدة التركيب، كما يمكن صناعة أجزاء من مواد مختلفة وبمواصفات ميكانيكية وفيزيائية مختلفة ثم تركيبها مع بعضها البعض. التكنولوجيات المتقدمة للطباعة ثلاثية الأبعاد تنتج نماذج تشابه كثيراً منظر وملمس ووظيفة النموذج الأولي للمنتج.
في السنوات الأخيرة، أصبح من الممكن مالياً تطبيق الطباعة ثلاثية الأبعاد على مستوى المشاريع الصغيرة-المتوسطة، بذلك انتقلت النمذجة من الصناعات الثقيلة إلى البيئة المكتبية، وبأسعار تصل إلى 5,000 دولار للطابعة ثلاثية الأبعاد. كما أنه يمكن تطبيقها الآن في نفس الوقت على مجموعات مختلفة من المواد.
وكذلك تقدم الطباعة ثلاثية الأبعاد عروضا هائلة لتطبيقات الإنتاج.^[3] وتستخدم هذه التقنية في المجوهرات، الأحذية، التصميم الصناعي، العمارة، الهندسة، والانشاءات، السيارات، الطائرات، طب الأسنان والصناعات الطبية.

An ORDbot Quantum 3D printer.
تايم لابس video of a سطح زائد object (designed by جورج دبليو. هارت) made of عديد حمض اللبنيك using a مشروع رب راب "Prusa Mendel" 3D printer for molten polymer deposition.

أبدى الكثير من العلماء اهتماما واضحا بالطّباعة ثلاثيّة الأبعاد منذ الستينيات (1960) من القرن الماضي، أمثال كوداما وهلّ وكارل ديكارد، ولكن الظهور الأول لهذه التقنية كان في الثمانينات، عندما حصل هلّ على أول براءة اختراع على طابعته التي تعمل بنظام (SLA)، وتتالت بعدها الاختراعات والأبحاث، وصدرت العديد من براءات الاختراع. واعتبر المتنبئ بالمستقبل جيرمي ريفكين الطّباعة ثلاثيّة الأبعاد الثورة الصناعية الثالثة، بعد الميْكنة والتجميع في القرنين التاسع عشر والعشرين، حيث أنه يمكن إنتاج أيّ شكل ومهما كانت المادة المرادة للتصنيع، كما أنها مكنت الأفراد من طباعة النماذج الخاصة بهم بأنفسهم دون الحاجة للمصانع تحت ما يسمى ب «اصنعها بنفسك»


Fareed Zaffour
12 نوفمبر 2014 ·
مجلة فن التصوير الضوئي :
ماهوالتصنيع التجميعي أو(( الطباعة ثلاثية الأبعاد – ثورة صناعية جديدة ))..أحدثت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ثورة هائلة في مختلف المجالات الصناعية والطبية والفنية وغيرها.. ويتوقع لهذه التقنية أن تدخل مجال الصناعات العملاقة أيضاً مستقبلاً…
http://www.fotoartbook.com/?p=10138
**************************
التصنيع التجميعي أو الطباعة ثلاثية الأبعاد

الطباعة ثلاثية الأبعاد: ثورة وشيكة في سوق الوظائف
برايان بورزيكوفسكي
كاتب صحفي
1 فبراير/ شباط 2016
منذ بضعة أعوام خلت، أُثيرت ضجة إعلامية مكثفة حول الطباعة ثلاثية الأبعاد بوصفها تطورا مرتقبا في مجال التصنيع. فكثير من الخبراء كانوا يعتقدون أننا كنّا سنُصنّع الأدوات والدُمى في المنازل، معلنين أن كل شيء، من السيارات إلى الطائرات وحتى الأدوات الطبية ستُصنّع بسهولة وبكلفة منخفضة.
وعلى الرغم من أن طباعة الكثير من المواد التي تنبأوا بها كانت ممكنة من الناحية النظرية، إلا أن الطباعة ثلاثية الأبعاد لم تصل بعد إلى مستوى توقعات البعض.
لكن يرى كثير من خبراء التصنيع هذا الأمر مقبولًا، قائلين إننا سنشهد في القريب العاجل طفرة في الطباعة ثلاثية الأبعاد، ولعلّ أحد أسباب ذلك هو تزايد إقبال المهندسين والمصممين والتقنيين والباحثين على تعلّم "التصنيع التجميعيّ"، وهو اسم مرادف للطباعة الثلاثية الأبعاد، في المدارس حول العالم.
وفي الوقت نفسه، بدأت صناعات أكثر فأكثر تستحدث استخدامات للطباعة ثلاثية الأبعاد، بدءًا من صناعة قطع غيار السيارات إلى تصنيع الأدوات.
وقد أفاد تقرير لمؤسسة "وانتد أناليتكس"، وهي مؤسسة تعمل في مجال برامج الكمبيوتر وتجميع بيانات عن اتجاهات التوظيف، أن عدد إعلانات الوظائف التي يُشترط فيها الإلمام بمهارات الصناعة التجميعية زاد بمعدل 1.834 في المئة، في الفترة ما بين 2010 و2014
كما ذكرت المؤسسة أن الموظفين ذوي الخبرة في الطباعة ثلاثية الأبعاد الذين يشتد الطلب عليهم هم المهندسون في مجالي الصناعة والميكانيكا، ومطورو البرامج، والمصممون التجاريون والصناعيون، ومديرو التسويق.
ويرجع السبب الرئيسي في تزايد الطلب الوظيفي إلى أن الاهتمام بالطباعة ثلاثية الأبعاد يتصاعد بمعدل غير مسبوق، وإن كنا لا نطبع تُحفنا الصغيرة في المنزل.
وبحسب تقديرات شركة "ستاتيستا"، وهي شركة تُعنى بجمع التقارير البحثية، سيحقق سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد، بما فيه مواد الطباعة والخدمات ذات الصلة، مبيعات تصل إلى 16.2 مليار دولار سنة 2019، بعدما حقق 3.8 مليار دولار سنة 2014.
في حين قدرت مؤسسة "غارتنر ريسيرش"، وهي مؤسسة بحثية عالمية في مجال تقنية المعلومات، أن مبيعات الطابعات التي يقل سعرها عن 1000 دولار أمريكي، وهي محرك مهم للسوق، ستمثل 28.1 في المئة من المبيعات بحلول عام 2018، بعد أن كانت تمثل 11.6 في المئة، من المبيعات سنة 2014.
مهارات متخصصة
وعلى الرغم من محصلة تقرير "وانتد أناليتكس"، فإن نيما ميربوريان، مدير فرع شركة "روبرت هاف تكنولوجي" في تورنتو، وهي شركة متخصصة في التوظيف في مجال تقنية المعلومات، لم ير بعد الكثير من إعلانات الوظائف التي تتطلب مهارات التقنية ثلاثية الأبعاد، ولكنه يتوقع أن يتغير هذا الوضع قريبًا، قائلًا "بدأنا نسمع عن تذمُر البعض من تزايد التوظيف في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد".
وعلى الرغم من أن الطباعة ثلاثية الأبعاد تعد "أحد مجالات الخبرة المتخصصة" على حد تعبير ميربوريان، إلا أن كل من يهتم بهذا المجال يمكنه أن يجد لنفسه وظيفه فيه؛ فالفرص متوفرة للناس من جلّ المجالات.
فقبل كل شيء، ليست الطباعة ثلاثية الأبعاد تطبيقًا صناعيًا بقدر ما هي درب من دروب التكنولوجيا، وهذا يعني أن المطورين، ومطوري الشفرات، والمبرمجين وغيرهم من العاملين في المجالات ذات الصلة بالتكنولوجيا مطلوبون أيضًا من أجل إنشاء البرنامج المطلوب لتشغيل آلات الطباعة ثلاثية الأبعاد وتطويره.
وقال تود غريم، عضو في المجلس الاستشاري لهيئة الطباعة ثلاثية الأبعاد، يجب أن تتوافر أيضًا فرص عمل للمبدعين، كالمصممين والفنانين، الذين سيسهمون في صُنع المنتجات التي تطبعها هذه الطابعات. كما أن المزيد من العمالة اليدوية ستكون مطلوبة من أجل تشغيل الطابعات ومعالجة الأجزاء والنماذج المبدئية.
وقال بيتي باسيليير، نائب رئيس خدمات الطباعة والتصوير لدى شركة غارتنر للأبحاث، إن ثمة فرص أيضًا في مجالي البحث والتطوير، حيث يعكف العلماء والأكاديميون على تطوير نظريات جديدة عن كيفية استخدام المواد ذات الصلة بالتصنيع التجميعي وتصنيعها.
ومع نمو هذه الصناعة، من المتوقع أن يتزايد الطلب بكثرة على كل من يتمتع ببعض الخبرة الفنية في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد، "فالخبرة تفوق ماعداها في الأهمية"، على حد تعبير ميربوريان. وهذا يمثل أحد مواضع الخلل في السوق، ومن أجل ذلك فإن هذه المهارات تعد ذات صلة كبيرة، ولا سيما في مجالي التطوير والتصميم".
أسباب التفاؤل
ثمة أساب عديدة تجعل باسيليير وغيره يقتنعون بأن الطباعة ثلاثية الأبعاد توشك أن تحقق النجاح المأمول، من بينها ما تعلمه حديثو التخرج من مهارات التصنيع التجميعي في الجامعة والتي سيطبقونها في أولى الوظائف التي سيحصلون عليها.
فضلًا عن أن القطاع العسكري، الذي يتطلع إلى استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في كل شيء، بدءًا من الطعام- من خلال عبوات مملؤة بالعناصر التي توفر وجبات بحسب الطلب – إلى الأسلحة، يُعلم المجندين فيه كيفية استخدام هذه التكنولوجيا.
الحلقات
البودكاست نهاية
كما أن الأسعار لازالت تنخفض. فعلى مدار السنوات الثمان الماضية، هبطت أسعار الطابعات آلاف الدولارات. وقال غريم إن الطابعة ثلاثية الأبعاد الصغيرة التي توضع على سطح المكتب كانت تكلفتها منذ ثمان سنوات 20 ألف دولار أمريكي، أما الآن فوصل سعرها إلى 400 دولار أمريكي، وسيستمر سعرها في الانخفاض.
ومن ناحية أخرى بدأت الشركات تتوصل إلى كيفية إدراج الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصبح جزءًا من أعمالها.
وقال غريم إن للطباعة ثلاثية الأبعاد ثلاثة استخدامات رئيسية، أولها تصنيع المنتجات الأولية والنماذج للتأكّد من خلو تصميم المُجسّم من العيوب قبل تصنيعه، وتلك هي الركيزة الأساسية التي تقوم عليها الصناعة منذ سنوات، على حدّ قوله، وستظل المحرك الأساسي للنمو.
وقد شهدت التكنولوجيا تطورًا كافيًا لإنتاج نحو 500 منتج أو ما يقرب من ذلك على المدى القصير، مما يتيح للشركات اختبار السلع في السوق.
وقال غريم، كما يُستعان بها في المصانع لتصنيع الأدوات، مثل البراغي (المسامير اللولبية)، وأدوات التثبيت والموّجهات، التي تستخدم بعدئذ في تصنيع منتجات أخرى.
وأخيرًا، من المتوقع أن ينتشر استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في المزيد من الشركات لتصنيع السلع مكتملة الصُنع، أو على الأقل أجزاء السلع مكتملة الصُنع. وأحد مزايا هذه التكنولوجيا هي أنها ستُمكن الشركات من تصنيع أجزاء أكثر تعقيدًا بمراحل من الأجزاء التي تُصنعّها أنظمة التصنيع التقليدية، فضلًا عن أنها أقل سمكًا وأكثر استدارة ومرونة، كما قال غريم.
قطاعات حققت نجاحًا
ستستخدم يومًا ما الطباعة ثلاثية الأبعاد في جلّ الصناعات، لكن حتى وقتنا هذا يمثل مجال صناعة الفضاء أحد أكبر متسخدميها. فقد صنعت شركة جنرال إلكتريك، على سبيل المثال، أجزاء محرك نفاث، مثل منافث الوقود وأنظمة التوربينات، من مكونات مطبوعة عن طريق الطابعات الثلاثية الأبعاد. كما تمكنت وكالة ناسا من تصنيع غرفة احتراق لصواريخها مصنوعة من مواد أنتجت من خلال عملية التصنيع التجميعي.
كما يسير نمو التصنيع التجميعي بخطى متسارعة في مجال العناية الصحية، حيث يُستعان بهذه التكنولوجيا لإنتاج العظام والأنسجة المزروعة والأعضاء وحتى القلب.
وعلى الرغم من أن الطباعة تطورت تطورًا كبيرًا في أوروبا وأمريكا الشمالية، إلا أن غريم يتوقع أن تتصدر الصين هذا السوق كلاعب رئيسي. يقول غريم: "تتخذ هذه الدولة مكانًا في السوق استعدادًا للتغيير المرتقب في عالم الصناعة".