د. مصدق العلي يكتب: الطباعة رباعية الابعاد
التصنيع بوساطة الطباعة رباعية الابعاد هو احد الطرق الصناعية الثورية الناشئة والتي لاتزال في طور البحث لكنها تعد بنتائج مهمة.
الطباعة رباعية الأبعاد هي عملية طبع شكل ثنائي الابعاد ليتحول هذا الجسم الطبوع إلى شكل ثلاثي الأبعاد مبرمج مسبقًا وقادر على التحول بين أبعاد واشكال مختلفة عن ما طبع عليه في البداية. والبرمجة هنا تتم بواسطة تصميم اجزاء من هذا الجسم والتي تحمل اجهادا فيزيائيا معينا تجعلة يخزن الطاقة المسلطة علية ليتحول الى الشكل المراد عن تعرضة لمؤثر خارجي, كالحرارة او الضغط او الضوء الخ.
تعتمد الطباعة رباعية الأبعاد في الغالب على خمس عوامل ويجب مراعاة جميع العوامل الخمسة أثناء إجراء الطباعة رباعية الأبعاد. هذه العوامل الخمسة هي :- نوع طريقة الطباعة ، والمواد المستخدمة للطباعة ، والمحفزات ، وآلية التفاعل ، والنمذجة .
العامل الأول هو الطريقة المستخدمة في الطباعة. تتيح عملية اختيار الطريقة إنتاج مواد الطباعة من المعلومات الرقمية التي يوفرها الكمبيوتر وهذا لا يتطلب أي أداة وسيطة. هناك العديد من طرق الطباعة مثل الطباعة المجسمة ، والتلبيد الانتقائي بالليزر ، ونمذجة الترسيب المنصهر ، والطباعة النفاثة ثلاثية الأبعاد ، والصهر الانتقائي بالليزر وما إلى ذلك ، ويمكن لجميع العمليات تقريبًا طباعة مادة رباعية الأبعاد طالما أن المادة المستخدمة للطباعة متوافقة مع الطابعة.
العامل الثاني هو المادة المستخدمة في الطباعة والتي يجب أن تستجيب للمحفزات أثناء تغطيتها طبقة تلو طبقة. تُعرف هذه المواد أيضًا باسم المواد القابلة للبرمجة أو المواد الذكية . يحدد نوع هذه المواد الذكية نوع المحفزات التي سيتم استخدامها وستحدد استجابة هذه المواد تجاه المحفزات قدرة التحول الذاتي للمادة.
اما العامل الثالث هو المحفزات التي سيتم استخدامها أثناء وبعد الطباعة رباعية الأبعاد. يمكن أن تكون المنبهات المستخدمة فيزيائية وكيميائية وبيولوجية. تشمل المحفزات الفيزيائية الضوء والرطوبة والطاقة المغناطيسية والكهربائية ودرجة الحرارة وضوء الأشعة فوق البنفسجية وما إلى ذلك. تشمل المحفزات الكيميائية المواد الكيميائية ومستوى الأس الهيدروجيني واستخدام المؤكسد والمختزل. وتشمل المحفزات البيولوجية الإنزيمات والمركبات العضوية الطبيعية. مع إدخال التحفيز أو التغيرات الفيزيائية أو الكيميائية مثل استرخاء الإجهاد وحركة الجزيئات .
واخيرا العاملان الرابع والخامس فهما آلية التفاعل والنمذجة الرياضية. عندما يتم تطبيق حافز على مادة ذكية ، لا يمكن أن تخضع جميع المواد للتحول المطلوب. وعليه نحتاج إلى تحديد الية التفاعل مثل التحميل الميكانيكي أو آلية المعالجة الفيزيائية التي ستخطط لتسلسل مبرمج لاحداث التغيير المطلوب في الماده المطبوعة. بعد توفير آلية التفاعل ، فإن النمذجة الرياضية مطلوبة لتخطيط المدة والكيفية التي سيعمل فيها الحافز على المادة الذكية.
