شرح الطباعة ثلاثية الأبعاد والطباعة رباعية الأبعاد

الوصف

لقد غيّرت الطباعة ثلاثية الأبعاد والطباعة رباعية الأبعاد طريقة بناء الأجزاء والهياكل. فالطباعة ثلاثية الأبعاد تضيف المواد طبقة تلو الأخرى لإنشاء الأجسام. تذهب الطباعة رباعية الأبعاد خطوة أبعد من ذلك. فهي تستخدم مواد ذكية يمكنها تغيير شكلها عندما تتغير الظروف.

التاريخ والسوق

كانتالطباعة ثلاثية الأبعاد موجودة منذ الثمانينيات. كانت الطرق المبكرة بطيئة ومكلفة. ومع مرور الوقت، انخفض السعر وتحسنت الأساليب. واليوم، أصبحت الطباعة ثلاثية الأبعاد جزءاً من العديد من الصناعات. ولها سوق متنامية في صناعات الطيران والرعاية الصحية والسيارات. أما الطباعة رباعية الأبعاد فهي أكثر حداثة. وتكمن جذورها في البحث عن المواد الذكية والتصاميم المتجاوبة. لم يصل نمو سوق الطباعة رباعية الأبعاد إلى مستوى عالٍ بعد. ومع ذلك، يتوقع الخبراء أن يزداد استخدامها مع استمرار الأبحاث. على سبيل المثال، تُستخدم الآن المواد التي تتكيف مع تغيرات درجة الحرارة أو الرطوبة في الملابس ومواد البناء المتقدمة.

التطبيقات الشائعة

تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد في العديد من المجالات. ففي مجال الطيران، تساعد في إنتاج أجزاء خفيفة الوزن يمكن أن تخفض تكاليف الوقود. وفي مجال الرعاية الصحية، تُستخدم في صناعة الأطراف الاصطناعية والأدوات الجراحية المخصصة، وتستخدمها بعض شركات السيارات في صناعة النماذج الأولية السريعة. من ناحية أخرى، تُظهر الطباعة رباعية الأبعاد نتائج واعدة في الهياكل ذاتية التجميع. ففي الطب، تُستخدم في صناعة الدعامات الذكية التي تتمدد عند الحاجة. وفي مجال البناء، يمكن للمواد تعديل شكلها استجابة للتغيرات البيئية. تُظهر البيانات أن شركات الطيران الصغيرة تقلل من المهل الزمنية التي تستغرقها هذه التقنيات بنسبة تصل إلى 50 في المائة. وتستخدم الصناعات أيضًا هذه الطرق لإنتاج أجزاء معقدة يصعب تصنيعها عن طريق التصنيع التقليدي.

اقرأ المزيد: التصنيع الإضافي مقابل التصنيع التقليدي

عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد والطباعة رباعية الأبعاد

تبدأ عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد والطباعة رباعية الأبعاد بملف رقمي. يتم استخدام أداة تصميم مثل التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD). ثم يتم تقسيم التصميم إلى طبقات بواسطة برنامج خاص. تقوم الطابعة ثلاثية الأبعاد ببناء الجسم عن طريق إضافة طبقات واحدة فوق الأخرى. وتتشابه العملية في الطباعة رباعية الأبعاد. يكمن الاختلاف الرئيسي في المواد المستخدمة. مواد الطباعة رباعية الأبعاد ذكية. يمكن أن تتغير بمرور الوقت مع تغير الظروف مثل الرطوبة أو درجة الحرارة أو الضوء. تظل عملية الطباعة بسيطة. لا يزال يتم استخدام نظام الطباعة طبقة تلو الأخرى. ومع ذلك، فإن اختيار المادة المناسبة أمر بالغ الأهمية في الطباعة رباعية الأبعاد.

تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد والطباعة رباعية الأبعاد

تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد عدة تقنيات. النمذجة بالترسيب المنصهر شائعة لدى الهواة والمحترفين. تقوم بإذابة البلاستيك لتشكيل الطبقات. الطباعة المجسمةتستخدم الأشعة فوق البنفسجية لمعالجة الراتنج. يستخدم التلبيد الانتقائي بالليزر الانتقائي الليزر لدمج المواد المسحوقة. تعتمد الطباعة رباعية الأبعاد على هذه الطرق ثلاثية الأبعاد. كما تستخدم مواد ذكية، حيث تلعب الهلاميات المائية وبوليمرات ذاكرة الشكل والسبائك المعدنية دوراً رئيسياً. تسمح هذه المواد للهياكل المطبوعة بالتفاعل مع التغيرات البيئية. لا تزال هذه التكنولوجيا في مراحل البحث والتجريب. وتعمل العديد من المؤسسات الأكاديمية والشركات على جعل استخدامها أكثر عملية. على سبيل المثال، تُعدّ الأبحاث حول الأجهزة الطبية ذاتية التجميع واعدة وقد تصبح قريبًا ممارسة شائعة.

مقارنة الجدول: الطباعة ثلاثية الأبعاد مقابل الطباعة رباعية الأبعاد

الخاتمة

لطالما كانت الطباعة ثلاثية الأبعاد أداة موثوقة في العديد من الصناعات. فهي تبني الأجسام طبقة تلو الأخرى وتستخدم في مختلف المجالات. تضيف الطباعة رباعية الأبعاد مواد ذكية تسمح بالتغييرات مع مرور الوقت. يمكن لكلتا التقنيتين صناعة تصميمات معقدة لا تستطيع الطرق التقليدية صنعها.

الأسئلة المتداولة

س: ما الفرق الرئيسي بين الطباعة ثلاثية الأبعاد والطباعة رباعية الأبعاد؟
س: الفرق هو أن الطباعة رباعية الأبعاد تستخدم مواد ذكية يمكنها تغيير شكلها بمرور الوقت.

و: ما هي الصناعات الأكثر استفادة من الطباعة ثلاثية الأبعاد؟
س: استفادت صناعات الطيران والرعاية الصحية والسيارات بشكل كبير من الطباعة ثلاثية الأبعاد.

ف: هل المنتجات المطبوعة رباعية الأبعاد جاهزة للإنتاج بكميات كبيرة؟
ج: لا، لا تزال الطباعة رباعية الأبعاد في مراحل البحث والتطبيق المبكرة.