طابعة "رباعية الأبعاد" تطبع هياكل يُمكن أن تغير من شكلها

باستخدام تقنية جديدة تعرف بتقنية الطباعة رباعية الأبعاد استطاع الباحثون أن يقوموا بطباعة هياكل ثلاثية الأبعاد متحركة قادرة على أن تغير شكلها بمرور الوقت.
كما أضاف العلماء أن “المواد التي استخدم في طباعتها التقنية رباعية الأبعاد يمكن أن تستخدم في كل شئ يوماً ما بدايةً من المجال الطبي و تحديداً في زراعة الاعضاء إلى أجهزة المنزل”.
اليوم المطبوعات ثلاثية الابعاد تخْلِقُ مواداً من تشكيلة متنوعة من الأشياء ( بلاستيك ، سيراميك، زجاج،معدن،و أكثرَ من ذلك من عناصر غير اعتيادية مثل الشيكولاتة و الخلايا الحية) تعمل الماكينات عن طريق وضع طبقات من المادة تماماً مثل وضع الحبر في ماكينات الطباعة العادية ولكن في ماكينات الطباعة ثلاثية الأبعاد يتم وضع الطبقات المسطحة الواحدة فوق الأخرى ليتم تنفيذ المواد بشكلِ مجسم ثلاثي الابعاد.

“اليوم،يمكن أن نجد هذه التكنولوجيا مستخدمةَ ليس فقط في الصناعة و لكن في الأعمال المنزلية بتكلفة أقل من ألف دولار” هذا ما قاله مؤلف الدراسة (دان رافيف) خبير علم الرياضيات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.و أضاف أن “حين تعلم أنه يمكنك طباعة كل شئ تقريباً ليس فقط ببعد ثنائي هذا يفتح نافذة لفرص غير محدودة حيث الألعاب و الاجهزة المنزلية و الأدوات يمكن أن يتم شرائها عن طريق الإنترنت و صناعتها أو طباعتها بمعني أدق في غرف معيشتنا”.

الآن في خطوة تجاه المستقبل يقوم رافيف و زملاوءه بتطوير طباعة مجسمة رباعية الأبعاد و التي تشمل نفس مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد التي صممت لكي تغير الشكل و ذلك بعد أن تتم طباعتها.
“الجزء الأكثر تشويقاً في هذه التقنية هو التطبيقات الهائلة التي يمكن أن تنبثق منها” هذا ما قاله رافيف كما أضاف أن “هذا ليس مشروعاً رائعاً و حلاً مثيراً للاهتمام فحسب بل إنه في بعض الاحيان يمكنه أن يغيرَ حياة الكثيرين”.

في تقرير نشر على الإنترنت شرح الباحثون كيف قاموا بطباعة أشكالاً مجسمة ثلاثية الأبعاد مستخدمين مادتين مختلفتي الخصائص. مادة كانت من البلاستيك الصلب و ظلت كما هي بينما الأخرى كانت ماصة للماء و يمكن أن يتضاعف حجمها عندما تُغمر بالماء. التركيبة الدقيقة لهذه المادة الماصة للماء طُورت بواسطة شركة للطباعة بالتقنية ثلاثية الأبعاد في (ايدن برايري،ميننيسوتا) و هذه التركيبة لا تزال طريقة تصنيعها سراً.
قام الباحثون بطبع شبكة مربعة الشكل بمقياس ثلاثة و ثمانين سنتيمتراً لكل جانب. عندما وضعوا الشبكة بالماء وجدوا أن المادة الماصة للماء يمكنها أن تقوم بنفس عمل الوصلات حيث تتمدد و تطوي منتجة مدى واسع من الأشكال الهندسية المعقدة. مثالاً على ذلك قام العلماء بخلق مجسم ثلاثي الأبعاد مشكلا الحروف الثلاث الأولى لجملة (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) المجسم الذي يمكن أن يتحول إلى شكل آخر ممثلاً الثلاث الحروف الأولى لجملة أخرى.
قال رافيف:”أننا نتوقع نطاق أوسع من التطبيقات في المستقبل”. وأضاف “و هذا يمكن أن يشملَ الأجهزة المنزلية و التي يمكن أن تتكيف مع الحرارة و تطور وظائف منتجات العناية بالإطفال التي يمكن أن تتفاعل مع الرطوبة أو درجة الحرارة، و أيضاً الملابس و الأحذية التي سوف تؤدي دورها بشكلٍ أفضل عن طريق الاستشعار بالبيئة المحيطة و التكيف علي هذا الأساس”.

بالإضافة إلى أن المواد المجسمة رباعية الأبعاد يمكن أن تقود إلى زراعة أعضاء جديدة غير مألوفة “اليوم يقوم الباحثون بطباعة أجزاء حيوية لكي يتم زرعها في أجسامنا ” و أضاف رافيف ” أنه يمكننا الآن أن نخلق أشكالاً التي سوف تتغير شكلاً و وظيفيةً بدون أي تدخل خارجي”.
كما أن واحداً من التطبيقات الطبية المستقبلية يمكن ـن يكون أنابيب و دعامات القلب التي يتم وضعها داخل القلب لتساعد علي الشفاء. هذا ما قاله رافيف بالاضافة إلى:” إننا نريد أن نقوم بطباعة أجزاء يمكن أن تحيا مدى العمر داخل اجسادنا اذا أضُطُررنا لذلك”.

فال رافيف أن “الباحثون اليوم يريدون ان يخلقوا أشياءاً مجسمةً رباعيةِ الأبعاد بأحجام أصغر و أكبر من المعتاد..حالياً لقد صنعنا أشياء لا يتعدي حجمها السنتيمترات.. فبالنسبة إلى الأشياء التي تُوضع داخل أجسادنا نريد أن نجعلها من عشرة إلى مئة مرة أصغر و أما لأجهزة المنزل نريدها عشر مرات أكبر”.

حذر رافيف ان فريقَهُ يحتاجُ الكثير من البحث لتحسين المواد المستخدمة في الطباعة رباعيةٍ الأبعاد. مثالاً علي ذلك رغم أن المواد رباعية الابعاد المطبوعة التي طورها الباحثون يمكن أن تصمد لعدة دورات من البلل و التجفيف إلا أنه و بعد عددٍ معين من الدورات حوالي اثني عشر لفة من الطي و عدم الطي تفقد المواد قدرتها علي التشكل.كما أوضح العلماء انهم يَودوا ايضاً لو يطوروا مواد تستجيب إلى عوامل أخرى غير المياه كالحرارة و الضوء.

المصدر