الطباعة الثلاثية الأبعاد… ثورة صناعية ثالثة

بعد أن أطلق بنجاح أول صاروخ فضائي مصنوع بتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد من قاعدة “كيب كانافيرال” في ولاية فلوريدا الأميركية، لم يتمكن من بلوغ مداره إثر خلل طرأ أثناء الرحلة، من خلال انفصال طبقته الثانية.

سبقت عملية الاطلاق هذه، محاولتان لإطلاق الصاروخ في 8 و11 آذار ألغيتا في اللحظات الأخيرة بسبب مشكلات تقنية. وصاروخ “تيران 1” الذي طوّرته شركة “ريلاتيفيتي سبايس”، غير مأهول وكان يفترض أن يجمع بيانات، ورهان الشركة على أن بإمكان مركبة فضائية مصنوعة بتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد أن تتحمّل العوامل القاسية، مثل المركبات الفضائية العادية، وتبين أن الصاروخ يمكنه تحمل الظروف القاسية لعملية الإقلاع، اذ أن 85% من كتلته صنعت بالطباعة الثلاثية الأبعاد.

مواصفات الصاروخ وصناعته

عملية الانتاج تستغرق 60 يوماً من المواد الخام إلى المنتج النهائي، يبلغ ارتفاع الصاروخ “تيران 1” 33,5 متراً وقطره أكثر بقليل من مترين، و85٪ من كتلة الصاروخ صنعت بتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد بسبائك معدنية، ويضم 9 محركات “إيون 1” في طبقته الأولى ومحرك “إيون فاكوم” في طبقته الثانية، وصحيح أنه لم يكن مزوداً بحمولة وكان يفترض أن يجمع بيانات، الا أنه قادر على وضع ما يصل إلى 1250 كيلوغراما في مدار أرضي منخفض. ولو وصل الصاروخ إلى مدار أرضي منخفض لكان أول مركبة ممولة من القطاع الخاص تستخدم وقود الميثان تنجح في القيام بالرحلة من محاولتها الأولى.

ويعد أكبر ما صنع بتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد حتى الآن، وصنع باستخدام أكبر طابعات معدنية ثلاثية الأبعاد في العالم. وتهدف الشركة الى إنتاج صاروخ مصنوع بنسبة 95% بتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد، يعمل بمحركات تستخدم الأوكسجين السائل والغاز الطبيعي السائل وسيكونان قادرين في النهاية على تغذية رحلة المباراة إلى المريخ. وتسعى الشركة الى بناء صاروخ أكبر هو “تيران آر”، قد يكون قادراً على وضع حمولة تصل إلى 20 ألف كيلوغرام في مدار أرضي منخفض.

وبالنسبة الى الوقود المستخدم، يسمى “الميثالوكس”، وهو مزيج من الأوكسجين السائل والغاز الطبيعي المسال، وتصفه الشركة بأنه “وقود المستقبل”.

وبحسب الشركة، فان تطوير هذه الصواريخ أقل كلفة وأسهل في التصنيع، ورفع نسبة كتلة الصاروخ المصنعة بالطباعة الثلاثية الأبعاد من 85% إلى 95%، لها فوائد كثيرة، من تقليل التكاليف الى تبسيط عملية التصنيع مع تأمين أكبر قدر من المرونة، وتشير أيضاً الى أن عدد الأجزاء أقل بمئة مرة من تلك التي يتطلبها بناء صاروخ تقليدي، وأن عملية الانتاج تستغرق 60 يوماً من المواد الخام إلى المنتج النهائي.

الطباعة الثلاثية الأبعاد

تعد هذه التقنية مغايرة تماماً لعمليات التصنيع والانتاج التقليدية، الا أنها تواجه عدداً من العراقيل، ولا تزال غير مكتملة الأركان لكي تعتمد بصورة كاملة، وذلك للآلية والمواد المستخدمة. وعلى الرغم من تلك التحديات فإنّ التصنيع بواسطة الطابعات ثلاثية الأبعاد قطع شوطاً كبيراً في مجالات عدة.

أحدثت هذه الطباعة ثورة في عالم الصناعة، اذ بات بإمكان المصنعين إنتاج أعدادٍ هائلة من المنتجات من دون التقيد بالمواصفات القياسية العالمية، كي تناسب مختلف الأذواق.

هذه الطباعة يمكنها نظرياً صناعة أي شيء، مثل المنازل والمباني، الأجهزة الطبية والأطراف الاصطناعية وأجزاء الجسم الأخرى، الطعام والدواء والملابس، وتصنيع أفخم التحف المعقدة والتماثيل الأثرية.

خطوات الطباعة

تبدأ عملية الطباعة الثلاثية الأبعاد بعمل نموذج مصوّر للجسم المراد طباعته، وعادة ما يصمم باستخدام مجموعة برمجيات، وبعد التصميم، تقوم المرحلة التالية بتقطيع النموذج رقمياً، وتقسم عمليّة التقطيع النموذجَ إلى طبقات متعددة، ويرسل التصميم الخاص بكل طبقة إلى رأس الطابعة للطباعة أو الترتيب.

وتجدر الاشارة الى وجود 3 أنواع من الطباعة الثلاثية الأبعاد، لكن مبدأها العام واحد وهو استخدام تصميم رقمي ثلاثي الأبعاد في إنتاج مجسم ملموس.

والأنواع هي طابعات الليزر، الطابعات الضوئية، وطابعات الثرموبلاستيك – أو البناء بالترسيب المنصهر – وهي اﻷكثر انتشاراً.