ماذا يعني استثمار الطباعة ثلاثية الأبعاد في الصناعة؟ تعتبر الطباعة ثلاثية الأبعاد من التقنيات الحديثة التي تستخدم في العديد من المجالات، تعتمد على مبدأ تصميم وتصنيع المجسمات بتقسيمها إلى طبقات صغيرة جدًا باستخدام تقنيات وبرامج حاسوبية. يجري تصنيع القطع ثلاثية الأبعاد عن طريق طباعتها طبقةً فوق طبقة إلى أن يتكون المجسم النهائي. تختلف هذه التقنية عن النحت والقولبة.
وتتميز الطباعة ثلاثية الأبعاد بالسرعة والسهولة في الاستعمال، بالإضافة إلى ذلك فهي أوفر بـ 90% من أنظمة التصنيع الأخرى. يستخدمها المطورين في وقتنا الحاضر، حيث أنها تتيح لهم القدرة على طباعة أجزاء معقدة ومجسمات بصفات فيزيائية وميكانيكية مختلفة ومزجها مع بعضها البعض.
المجسمات الناتجة عن تقنية ثلاثي الأبعاد تكون نماذج تشبه كثيرًا منظر وملمس النموذج الأولي للمنتج الأصلي. وفي السنوات الأخيرة الماضية أصبحت تستخدم هذه التقنية لطباعة المشاريع الصغيرة والمتوسطة ونقلها إلى المكاتب التنفيذية. بأسعار تصل إلى 5000 دولار أمريكي للمجسم الواحد. سنقدم لكم في مقالنا هذا عن أهمية استثمار الطباعة ثلاثية الأبعاد في الصناعة.
ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد
ابتكر تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد إمانويل ساكس عام 1993 واعتبرها أمثل طريقة لصناعة مجسمات مرنة. ومن الممكن صناعة المجسمات بعدة خامات منها الخزف، والمعادن، والبوليمرات، بالإضافة إلى مركبات أخرى. يرتبط مصطلح الطباعة عند العديد من التقنيين بالمنتجات ذات البعدين والتصاميم ذات الزخارف سواءً كانت على الورق، أو النسيج، أو طباعة صور.
بينما مفهوم ثلاثية الأبعاد مرتبط بطريقة التشكيل الهيكلي وهذا ما أذهل العاملون في مجال التصميم الصناعي. وما زالت هذه التقنية قيد التطوير من قبل العديد من الشركات العالمية. حلصت هذه التقنية على العديد من براءات الاختراع، واعتبرت الثورة الصناعية الثالثة في القرن التاسع عشر. بالإضافة إلى ذلك فقد أتاحت للأفراد تصميم وطباعة النماذج الخاصة بهم بأنفسهم دون اللجوء إلى المصانع ودفع تكاليف باهظة الثمن.
مبدأ الطباعة ثلاثية الأبعاد
تعتمد الطباعة ثلاثية الأبعاد على عدة خطوات، وهي:
- بناء مجسم أو نموذج ثلاثي أبعاد أو مايسمى بملف (STL)، ومن الممكن الحصول على هذا النموذج من الماسح الضوئي أو من ملفات التصميم مثل (3D MAX,Googl Sketch Up, Autocad).
- فحص التصميم من الأخطاء مثل عدم اتصال النقاط ببعضها، وتكون هذه المشاكل بأغلب الأحيان في التصاميم المأخوذة من الماسح الضوئي. تسمى هذه الخطوة بالتصحيح.
- يرسل النموذج المصحح إلى برنامج (Slicer) ويقطع النموذج إلى مجموعة كبيرة من الطبقات الرقيقة أو الشرائح، وقد يتجاوز عدد الشرائح ألف شريحة. ينتج من هذه العملية ملفًا يسمى (G_ Code) الذي يحتوي الأوامر والتعليمات التي تساعد الطابعة على إنجاز عملها على أكمل وجه. بعد تنفيذ المهمة يدخل المجسم الناتج إلى عملية تنظيم وتنعيم لإزالة الحواف والأجزاء الغير مرغوب بها بالمجسم.
استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد في الصناعة
تستخدم هذه التقنية من الطباعة بالعديد من مجالات الصناعة منها صناعة المجوهرات، والأثاث، و الأحذية، والسيارات. وكذلك تدخل بمجال العمارة، والهندسة، بالإضافة إلى ذلك فهي تستخدم بشكل أساسي في مجال الطب والصيدلة. أنتجت أول سيارة بتقنية ثلاثية الأبعاد عام 2010، وهي سيارة (Urbee) كانت تحتوي على هيكل ونوافذ فقط، دون أجزاء داخلية. تلاها تصميم طائرة أيرباص (A530 XWB) وكانت تحتوي على قطع داخلية للطائرة.
بالإضافة إلى ذلك محرك والعديد من الأجزاء الأخرى التي وصل عددها إلى 1000 جزء. لم تتوقف التصاميم هنا فشركة BMW صنعت أدوات خاصةً بها بهذه التقنية للحصول على معدات أخف وزنًا وأكثر فعالية لزيادة إنتاجها. وكذلك ساهمت تقنية الثلاثية الإبعاد في مجال التسويق، حيث أصبح من الممتع إنتاج سيارات بهذه التقنية لعرضها والإعلان عنها من قبل الشركة المنتجة.
الوقت اللازم لإنهاء تصميم ثلاثي الأبعاد
هذه التقنية خفضت الوقت للازم لإتمام مراحل التصنيع، بالإضافة إلى ذلك أنها سهلت مراحل الإنتاج. فالمنتجات التي كانت تحتاج إلى العديد من الأسابيع للانتهاء من إنتاجها، أصبحت الآن تنجز خلال 48 ساعةً فقط. وفي والوقت الحاضر هناك بعض الشركات تتحدى لخفض الوقت اللازم لطباعة ثلاثية الأبعاد بحيث تصبح أقل ما يمكن.
تكاليف الطباعة ثلاثية الأبعاد
تعد هذه التقنية أقل تكلفة من الصناعات التقليدية الأخرى. فتكلفة الصناعات التقليدية يزداد مع ازدياد تعقيد المنتج المراد تصميمه، بينما سعر الطباعة ثلاثية الأبعاد يبقى ثابتًا. بالإضافة إلى ذلك أنها تؤدي العمل المطلوب منها خلال مرحلة واحدة مهما كانت درجة تعقيد التصميم والمنتج.
تكلفة هذه التقنية تنقسم إلى قسمين: القسم الأول هو تكاليف الطباعة ثلاثية الأبعاد، والقسم الثاني هو تكاليف المواد اللازمة لإتمام طباعة المنتج. أثبتت دراسات التكاليف أن تكلفة المواد اللازمة لإنتاج التصميم أعلى بكثير من تكلفة شراء الطابعة.
وعمل مطورون هذه التقنية لخفض تكلفة الطباعة حيث أصبح سعر الطابعات أقل نسبيًا من السابق. ووصل سعر الطابعة ثلاثية الأبعاد إلى 400 دولار أمريكي، وأصبحت متاحةً لأغلب الفئات. لكن أسعار هذه الطابعات تختلف حسب المهمة المطلوب إنجازها. فلكل مجال من الصناعات طابعة مخصصة لتصاميمها، والطابعات المستخدمة في مجال الطب والصيدلة تكون أعلاها تكلفةً.
إلى هنا عزيزي القارئ نكون قد تحدثنا عن كل ما يخص تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، واستثمارها في الصناعات. نأمل أن يكون ما قرأته مفيد.