تبدو فكرة إنشاء كائن مادي من ملف رقمي مثيرة. وهي تتذكر أجهزة النسخ المتماثلة لـ Star Trek التي يمكنها فعل أي شيء من الملابس إلى الأجزاء لسفينة فضائية أو طعام. تتخذ الطباعة ثلاثية الأبعاد اليوم خطوات مثيرة للإعجاب في هذا الاتجاه ، والتي تهم الكثير من الشركات المصنعة. على سبيل المثال ، أصبح من الممكن طباعة مكونات الأجهزة الإلكترونية المعقدة على أجهزة بسيطة نسبيًا - كما أوضح فريق البحث الخاص بي للتو ، من خلال رأينا ، أول ميكروفون تم طباعته على طابعة ثلاثية الأبعاد.
للطباعة ثلاثية الأبعاد ، تتوفر بالفعل الكثير من
المواد المختلفة ، بما في ذلك المواد المشابهة للخشب والفضة. ومع ذلك ، تقتصر معظم الآلات على العمل مع المواد الاصطناعية - البلاستيك والبوليمرات المطاطية والنايلون. عادةً ما تقوم الآلات بطباعة مادة واحدة فقط في كل مرة ، أو تقوم بالتبديل بلوحة من مادتين إلى ثلاث مواد. ولكن هذا لا يزال يترك إمكانات كبيرة ، وخاصة لإعطاء المواد خصائص مختلفة. يمكن تحقيق ذلك عن طريق خلط الجسيمات النانوية من مادة أخرى لها الخصائص التي تحتاجها.
على سبيل المثال ، إذا كنت تريد أن تعمل المواد الخاصة بك حاليًا ، فيمكنك إضافة أنابيب نحاسية من الفضة أو الذهب أو الكربون إليها. هذا يجعل من الممكن طباعة الدوائر الإلكترونية. إذا كنت بحاجة إلى كهرضغطية - توليد الكهرباء عن طريق الضغط - يمكنك إضافة تيتانات الباريوم إلى المادة. يمكن تحويل الكائن الناتج إلى مستشعر صوت أو حرارة أو إلى محرك طاقة ، وهو الجهاز الذي يجعل المكونات الأخرى تتحرك.
عند التبديل بين الدوائر والمستشعرات والمحركات أثناء طباعة واحدة ، يمكنك إنشاء مكون إلكتروني فعال. في السنوات الأخيرة ، استخدم الناس هذه التقنية لصنع أشياء مثل
المكونات البصرية للعدسات أو الألواح ، أو
مقاييس التسارع - وهي أجهزة تقيس حركة الأجسام المختلفة ، من الشخص الجري إلى الزلازل. سمحت لنا أيضًا بإنشاء الميكروفون الخاص بنا وترجمته من ملف رقمي إلى واقع خلال ست ساعات فقط.
ملف البلاستيك الخاص بك
من الناحية المثالية ، نود استخدام إحدى الطابعات ثلاثية الأبعاد الشائعة من MakerBot ، والتي تبدأ تكلفتها بـ 1000 جنيه إسترليني ، لكنها لا ترغب في إضافة جزيئات صغيرة إلى المادة. إنها تعمل عن طريق الضغط على الخيط البلاستيكي ، الذي يبرد ثم يصلب ، وتسد الجسيمات النانوية هذا النظام - خاصة إذا قمت بإضافة الكثير منها لتحسين خصائص المادة.
بدلاً من ذلك ، استخدمنا Asiga Pico 27 plus بسعر 6000 جنيه إسترليني. يستخدم "
المعالجة الرقمية للضوء " ويعالج البلاستيك عن طريق إلقاء الضوء على الأشعة فوق البنفسجية. المصباح مصنوع من 4000 مايكروميراي ، مماثلة لتلك المستخدمة في أجهزة العرض المنزلية. لإنشاء نموذج ، تعرض الطابعة مجموعة من الصور ثنائية الأبعاد على البلاستيك السائل ، وتقوم بتحريك النموذج لأعلى قليلاً في كل مرة يتم فيها معالجة الطبقة. تغير الجسيمات النانوية مدة الإضاءة اللازمة للمعالجة ، وتمتص الضوء المبعثر قليلاً وتنتشره ، لكن مع أخذ ذلك في الاعتبار ، يمكن إجراء الطباعة بنجاح كبير.
واحدة من عيوب هذه التكنولوجيا هو أنها ليست جيدة في تغيير أنواع المواد. نظرًا لأن المادة المصدر عبارة عن بلاستيك سائل ، فيجب حفظها في حاويات: يتم غمر النموذج في سائل عند طباعة كل طبقة تالية. لتغيير المادة ، يجب عليك إيقاف كل شيء وتغيير الخزانات يدويًا ، قبل طباعة الطبقة التالية.
يمكن التحايل على ذلك من خلال ترك ثقب في النموذج بدلاً من مادة أخرى. بعد ذلك ، يمكنك تغيير المواد والطباعة داخل هذه الفتحة ، مما ينتج عنه كائن ثلاثي الأبعاد بخصائص داخلية مترابطة.
ماذا سيحدث بعد ذلك
ترتبط المشكلات الفنية للطباعة ثلاثية الأبعاد للميكروفون العامل بشكل أساسي بالتحكم في العملية واختيار وقت التعرض للإشعاع فوق البنفسجي بدقة من المللي ثانية والجمع الدقيق والخلط بين مواد مختلفة. والنتيجة النهائية هي جهاز يتصرف بشكل شبه ميكروفون عادي ، باستثناء نسبة الإشارة إلى الضوضاء الضعيفة ومقاومة كبيرة للطبقات الموصلة. إنه ، على سبيل المثال ، لا يمكن مقارنته بميكروفون السيليكون في هاتفك الذكي.
الميكروفون لديناالفرق الأخرى التي حاولت الطباعة باستخدام مواد متناهية في الصغر واجهت مشاكل مماثلة. في تصنيع المكونات الضوئية أو مقاييس التسارع التي ذكرتها ، حاولوا عادة إما تضمين الرقائق الدقيقة وأجهزة الاستشعار مسبقة الصنع في الكائنات المطبوعة ، أو لتصحيح البلاستيك بعد الطباعة. لم نصل بعد إلى النقطة التي سيكون من الممكن فيها ، على سبيل المثال ، طباعة هاتف ذكي ذي جودة لائقة من الصفر: لا يزال بإمكان Samsung و Apple الاسترخاء.
ومع ذلك ، فإن قدراتنا الحالية لا تزال توفر لنا إمكانيات مذهلة ، خاصة وأن محركات الأقراص الجيدة أسهل في الطباعة من أجهزة الاستشعار الجيدة. مرحبًا بك في الحقل الناشئ
للروبوتات اللينة ، حيث توجد إمكانية طباعة الأيدي التي
تلتقط بنفس القوة والدقة مثل تلك الموجودة في البشر ؛ أو الروبوتات النانوية ، التي تم
تفريغها مثل الأوريغامي ، عند الوصول إلى العضو المطلوب في جسم الإنسان ؛ أو حتى الروبوتات الكاملة ، مثل
الأسماك بالرجوع إليها ، قادرة على تقليد الحركات المعقدة للحيوانات.
النماذج الأولية لهذه الأجهزة موجودة بالفعل ، على الرغم من أنها تجمع بين المكونات المطبوعة والمكونات التقليدية. بعد 10 سنوات ، على الأرجح ، سيكون من الممكن طباعة الكل. لذلك ، تمامًا مثل شخصيات Star Trek من القرن الرابع والعشرين ، سنكون قادرين قريبًا على تحديد ملف به جهاز مثير للاهتمام وطباعته حسب الطلب. ماذا تقول - اللامسة الآلية الرخوة؟ حسنًا ، في حين أن مثل هذه الأشياء لا توجد تطبيقات للهاتف المحمول بعد ، ولكن هذه
مسألة وقت فقط .