الطباعة ثلاثية الأبعاد.. مستقبل العالم
إعداد - حسن سليم
مع تطور تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد D Printing)3) لم يعد أي شيء يطمح إليه الإنسان مستبعَدًا، وأصبحت آفاق المستقبل تحمل فرصًا ومساحات إبداعية أكبر بكثير مما عرفه العالم، بل ربما أكبر مما يمكن تخيله، إن حديثنا اليوم عن ثورة تكنولوجية تغير وجه العالم وتعيد تشكيل خريطته الاقتصادية، كما تفتح افاق رحبة لإمكانات وقدرات غير مسبوقة.
القسم الأول: أرقام وأفـــــكار كارتونيــــة
القسم الثاني: الطباعة ثلاثية الأبعاد والاستدامة
القسم الثالث: الطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع الإضافي
القسم الرابع: الطباعة ثلاثية الأبعاد للأطعمة
القسم الخامس: طباعة المباني وابتكار فنون العمارة
القسم السادس: الرعاية الصحية في ظل الطباعة ثلاثية الأبعاد
القسم السابع: الموضة في عصر الطباعة ثلاثية الأبعاد
القسم الثامن: مفاهيــــــــم تنمويــــــــــة
القسم التاسع: أحداث وفعاليات هامة
التأثير الاقتصادي للطباعة ثلاثية الأبعاد
يتوقع التقرير الصادر عن شركة "كيرني" (Kearney) الأمريكية للاستشارات الإدارية، والمعنون بـ"الطباعة ثلاثية الأبعاد ومستقبل الاقتصاد الأمريكي" أن تؤدي تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى خلق ملايين الوظائف في قطاع التصنيع، وهو ما من شأنه أن يُحدث موجة من النمو الاقتصادي عبر القطاعات الصناعية المختلفة.
توفر الطباعة ثلاثية الأبعاد نحو 80 تريليون دولار أمريكي للاقتصاد العالمي، مقارنة بنحو 12.8 تريليون دولار أمريكي من عمليات التصنيع التقليدية.
وعلى صعيد الاقتصاد الأمريكي، توفر الطباعة ثلاثية الأبعاد نحو 8.8 مليارات دولار أمريكي، ومن المتوقع أن توفر نحو 26 مليار دولار أمريكي خلال عام 2021.
قطاعات ذات الصلة بالطباعة ثلاثية الأبعاد
في السنوات العشر القادمة، يمكن أن تؤثر تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على نحو 42% من إنتاج خمسة قطاعات رئيسة، بقيمة إجمالية تتراوح ما بين 300 إلى 900 مليار دولار أمريكي، وهذه القطاعات هي: الصناعة، والسيارات، والمنتجات الاستهلاكية، والرعاية الصحية والأجهزة الطبية، وصناعة الطيران.
وظائف بحلول عام 2027
تتراوح قدرة التصنيع ثلاثي الأبعاد على خلق ما بين 3 إلى 5 ملايين وظيفة جديدة في الولايات المتحدة الأمريكية، جنبًا إلى جنب مع 1.7 إلى 2.8 مليون وظيفة جديدة، ويأتي ذلك على النحو التالي:
6 ملايين و557 ألف وظيفة في قطاع الصناعات.
988 ألف وظيفة في قطاع المنتجات الاستهلاكية.
918 ألف وظيفة في قطاع السيارات.
593 ألف وظيفة في قطاع الأجهزة الطبية والرعاية الصحية.
350 ألف وظيفة في مجال الفضاء.
وتصنيف الوظائف طبقًا للفئة على النحو الآتي:
من 5.3 ملايين وظيفة عملية في عام 2017 إلى 7.6 ملايين وظيفة عام 2027 بزيادة قدرها 42%.
من 0.8 مليون وظيفة في مجال الهندسة عام 2017 إلى 1.3 مليون وظيفة عام 2027 بزيادة قدرها 64%.
من 0.9 ملايين وظيفة لوجستية في عام 2017 إلى 1.1 مليون وظيفة عام 2027 بزيادة قدرها 21%.
طوبة جديدة في سور الصين العظيم
ينمو التصنيع الإضافي بوتيرة سريعة في الصين؛ نتيجة لاستخدام الطباعات ثلاثية الأبعاد، والتي تعمل باستمرار وبكفاءة عالية، وتجدر الإشارة إلى أن تلك الطباعات تتطلب متابعة من حين لآخر من قِبل المشرفين عليها؛ لتزويدها بالمسحوق الذي تستخدمه كالأحبار، ولكن بصرف النظر عن ذلك يمكنها إنهاء العمل بمفردها.
الطباعة ثلاثية الأبعاد للأطعمة
بدأ استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد بنجاح في قطاع الأغذية منذ عام 2000؛ لتصنيع الأطعمة ذات الأشكال الهندسية المعقدة، والمحتويات الغذائية والملمس المصممين خصوصًا حسب الطلب، وتُعدُّ الطباعة ثلاثية الأبعاد فرصة لتطوير استراتيجيات تصنيع جديدة للأغذية، بالإضافة إلى كونها وسيلة لزيادة استدامة سلاسل التوريد الغذائي.
وكالة ناسا للفضاء من المستخدمين الرئيسين للطباعة ثلاثية الأبعاد
تُعدُّ وكالة ناسا من المؤيدين الرئيسين للطباعة ثلاثية الأبعاد؛ حيث قامت الطباعة الثلاثية التابعة لمحطة الفضاء الدولية بتصنيع أول كائن مطبوع ثلاثي الأبعاد في الفضاء عام 2014، وبالتالي فهي قادرة على تصنيع قطع غيار للعناصر المهمة، وإنهاء مهام تقنية متعددة في الفضاء، دون الحاجة إلى الاستعانة بإمدادات من كوكب الأرض؛ مما يمهد الطريق لبعثات فضائية طويلة المدى في المستقبل.
نحو تصنيع إضافي أكثر استدامة
في الوقت الذي يبذل فيه مطورو الإنتاج، وشركات الطباعة ثلاثية الأبعاد قصارى جهدهم للاستمرار في طرح منتجات جديدة، وآليات متطورة في الأسواق، فإن هناك عاملًا مشتركًا يأتي على رأس هذه الجهود، ويستوجب الالتفات إلى أهميته، وهو عامل الاستدامة.
فعلى الرغم من اهتمام الشركات المنتجة للبلاستيك بتوسيع أنشطتها، فإنها تعمل في الوقت نفسه على تتبع مدى تأثير تلك الأنشطة على البيئة، والكوكب، فضلًا عن السعي المستمر إلى إيجاد أفضل السبل لمواجهة التحديات الرئيسة التي يواجهها العالم؛ مثل: التلوث، والتغير المناخي.
في هذا السياق، تعمل شركتا "جوجيربوت" (JuggerBot) الأمريكية - هي شركة بناء وتصميم أفضل الطابعات، ووضع حلول للطباعة ثلاثية الأبعاد في العالم - وشركة تصنيع المواد الخام الألمانية "كوفسترو" (Covestro)على أن تكونا جزءًا من تحقيق الاستدامة، وذلك من خلال العمل معًا نحو تشكيل مستقبل أكثر دائرية لتحقيق الأهداف المنشودة.
تمثلت البداية في قيام شركة "كوفسترو" بالتعاون مع شركة "جوجيربوت" لتصنيع طابعة ثلاثية الأبعاد، تعمل وفقًا لاستراتيجيات إعادة التدوير، كما تتخذ شركة "كوفسترو" نهجًا استباقيًّا تجاه المشكلات البيئية، وذلك انطلاقًا من استراتيجية الشركة التي تستهدف تشكيل اقتصاد دائري، يعمل بدوره على إعادة تدوير المواد البلاستيكية المستخدمة في الإنتاج.
يتكون هذا النهج الدائري من عدة أجزاء يتمثل أبرزها في، تغيير الثقافة البشرية، وذلك من خلال فهم كامل لدورة حياة المواد، والمواد الحيوية الجديدة، وتقنيات إعادة التدوير، بما في ذلك التأثير البيئي للطباعة ثلاثية الأبعاد.
ختامًا، تهدف شركة "كوفسترو" أيضًا إلى تعظيم استخدام الموارد المحدودة، وتصنيع البلاستيك بطريقة مستدامة بيئيًّا، ومحايدة مناخيًّا؛ عن طريق استخدام مواد خام بديلة، ومصادر طاقة متجددة، بالإضافة إلى ابتكار عمليات إعادة تدوير جديدة للمواد المستخدمة.
كيف تُخفض منصة متحركة للطباعة ثلاثة الأبعاد الفاقد والتكاليف؟
تتمتع الطباعة ثلاثية الأبعاد بإمكانات هائلة، كالقدرة على إحداث ثورة في تصميم المنتجات، وتصنيعها في مختلف المجالات، بداية من مكونات المنتجات الاستهلاكية، إلى منتجات طب الأسنان ثلاثية الأبعاد، وغيرها من الأدوات الطبية التي يمكن أن تُسهم في إنقاذ الأرواح، وتقدم البشرية.
في المقابل، وعلى الرغم من الإمكانات الهائلة التي توفرها الطباعة ثلاثية الأبعاد، فإن هذه العملية تخلق أيضًا كميات كبيرة من النفايات باهظة الثمن، وغير المستدامة، والتي تستغرق وقتًا طويلًا لمعالجتها، والتخلص منها؛ مما يجعل من الصعب تطبيق تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع.
في هذا السياق، وللمرة الأولى من نوعها، توصّلت مجموعة من باحثي قسم الهندسة الصناعية في جامعة كاليفورنيا الجنوبية -جامعة أمريكية بحثية- بابتكار طريقة منخفضة التكلفة للتصدي لنفايات الطباعة ثلاثية الأبعاد، وبموجب تلك الطريقة يمكن إعادة استخدام تلك النفايات مرة أخرى.
تتضمن تلك الطريقة المبتكرة نموذجًا أوليًّا يعمل على تقليل الحاجة إلى الطابعات ثلاثية الأبعاد لطباعة المواد، والدعامات المهدرة أثناء الطباعة؛ مما يؤدي إلى تحسين فعّالية تكلفة الطباعة في مجملها، ومن ثمَّ تحقيق الاستدامة البيئية بشكل كبير للطباعة ثلاثية الأبعاد.
على عكس الطباعة التقليدية ثلاثية الأبعاد، فإن الابتكار الجديد جعل عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد وكأنها سطحًا قابلًا للبرمجة، ومن اليسير التحكم فيه ديناميكيًّا بسهولة.
ختامًا، تشير التقديرات إلى أن استخدام النموذج الأوليّ في الطباعة ثلاثية الأبعاد الجديدة سوف يعمل على توفير نحو 35% من إجمالي المواد المستخدمة في عمليات طباعة الأشياء.
هينكل: الطباعة ثلاثية الأبعاد تقود إلى الاستدامة بتحقيق نفايات صفرية
بالتزامن مع جميع الخطوات والجهود الأولية نحو تعزيز الاستدامة، والحفاظ على البيئة، تسعى شركة "هينكل" (Henkel) إلى تعزيز الاستدامة، و إعادة تصميم دورات حياة الموارد، وذلك من خلال تحقيق "صفر نفايات" (Zero Waste to Landfill, ZWTL).
استطاعت منشأة "ديكسون" (Dixon) التابعة لشركة "هينكل" في ولاية "كاليفورنيا" بالولايات المتحدة الأمريكية، والتي تُعد المركز العالمي للتميز في تصنيع الراتنجات – عبارة عن صمغ، أو مواد لاصقة تستخدم ضمن المواد الداخلة في الطباعة ثلاثية الأبعاد - للطباعة ثلاثية الأبعاد، تحقيق صفرٍ من نفايات الإنتاج.
كما تشتمل نفايات الإنتاج في الواقع على مجموعة متنوعة من المواد غير الخطرة، بما في ذلك الورق المقوى، ومواد التغليف الأخرى التي تتم إعادة تدويرها، والتي كانت حتى وقت قريب ليس من السهل إعادة تدويرها.
في هذا السياق، ومع تطوير القدرات، والعمليات التجارية الجديدة، فقد أثبتت "هينكل" أن أبرز فروعها، وعملائها أصبحوا بإمكانهم معالجة مواد إضافية لاستعادة الطاقة؛ مما يمكّن المنشأة من الوصول إلى هدفها تمامًا المتمثل في تحقيق "صفر نفايات".
ختامًا، تهدف استراتيجية الاستدامة الخاصة بشركة "هينكل" إلى خلق قيمة مضافة من خلال أنشطتها التجارية؛ حيثُ تطمح الشركة بحلول عام 2030، مضاعفة القيمة المضافة التي تولّدها منتجات الشركة، وخدماتها نحو ثلاثة أضعاف، لتصبح أكثر كفاءة في نهجها للعمليات الإنتاجية التي تقوم بها، مع التركيز على ثلاثة مجالات رئيسية؛ بما في ذلك: "الطاقة والمناخ"، و "المواد والنفايات"، و "المياه والصرف الصحي".
"بصمة" الطباعة ثلاثية الأبعاد تتسم بالدقة بنسبة 92%
تتمثل أهمية الطباعة ثلاثية الأبعاد في قدرة تقنياتها على تحويل، وطباعة كل شيء، بداية من الفن والأزياء، وحتى المنتجات المستخدمة في مجالات الطب وخاصة طب الأسنان، وأجهزة الرعاية الطبية، وصناعات السيارات، والآلات الأخرى المتحركة، وغيرها؛ حيثُ يمكن لذلك الشيء السحري خلق الأشياء من العدم.
في المقابل، فإن هذه التكنولوجيا سريعة التطور، والمعروفة أيضًا باسم "التصنيع الإضافي"، لها من الأضرار، والجوانب السلبية ما يمكن أن تهدد بدورها حقوق الملكية الفكرية، ومن ثمَّ الأمن القومي.
جدير بالذكر أن الحاجة إلى البحث حول كيفية تقليل الاستخدام غير المشروع للطباعات ثلاثية الأبعاد تتزايد، وانطلاقًا من ذلك، يعمل أحد أعضاء الفريق البحثي "زانجبن جين" (Zhanpeng Jin)، الحاصل على درجة الدكتوراة، والأستاذ المساعد في قسم علوم وهندسة الكمبيوتر في جامعة "بوفالو" بولاية نيويورك الأمريكية، على ابتكار أفضل الطرق لتتبع أصل العناصر المطبوعة ثلاثية الأبعاد.
في إطار ذلك، جاء التحليل الرئيس لـ "زانجبن جين" في أنه ما دام امتلك الأشخاص التصميم الرقمي لعنصر ما، والذي يقدم مسبقًا لبرنامج التشغيل، ويستطيع الشخص الحصول عليه من خلال أحد المصادر المفتوحة على الإنترنت، فإنه يمكن للأشخاص في هذه الحالة طباعة أي شيء يرغبون في الحصول عليه، بداية من طباعة أجزاء الكمبيوتر، وحتى الأسلحة النارية، والمعدات الهجومية.
وبالتالي، هناك إشكالية رئيسة تكمن في كيفية حماية حقوق الملكية الفكرية من قيام شخص ما بطباعة التصميم نفسه باستخدام طابعته الخاصة؛ حيثُ يوضح الباحث هنا رغبته في البحث عن آلية تمكن الطابعة الخاصة من القيام بإجراء التصميم المستهدف بدلًا من الاعتماد على الطابعات الأخرى ثلاثية الأبعاد.
في هذا السياق، يوضح "زانجبن جين" أن الطباعات ثلاثية الأبعاد تعمل من خلال بناء عناصر ثلاثية الأبعاد، ويتم إنشاء تلك العناصر باستخدام العمليات المتلاحقة، كما يتم إنشاء ملف رقمي ثلاثي الأبعاد للعنصر المراد طباعته.
كما يشير "زانجبن جين" إلى أن الطباعة ثلاثية الأبعاد تقوم بإنشاء العنصر عن طريق وضع طبقات متعاقبة من المواد لحين الحصول على الجسم كاملًا، وتظهر تلك الطبقات على شكل شرائح رقيقة متعاقبة بالمقطع العرضي للجسم، وفقًا للتصميم الرقمي لنموذج ثلاثي الأبعاد الخاص بالعنصر.
وعليه، يشير الفريق البحثي أن النهاية النافثة للحبر الملحقة بالطابعة ثلاثية الأبعاد لها خصائص تسخين فريدة خاصة به، والتي تؤثر بدورها على الطريقة الدقيقة التي يتم بها إنشاء النموذج ثلاثي الأبعاد.
في هذا الإطار، فإن الآلية التي يمكن أن تتم بها حماية حقوق الملكية الفكرية تتمثل في استخدام هذه الخصائص الديناميكية الحرارية لتحديد النافث المحدد، وبالتالي، تحديد نموذج الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل فريد، ودقيق تمامًا مثل بصمة الإنسان، أو كما يسميها الباحث (Thermo Tag).
ختامًا، يقترح الفريق البحثي برمته أن تحتوي كل طابعة ثلاثية الأبعاد على ميزات فريدة لبصمات الأصابع، تتميز بالخصائص الديناميكية الحرارية للطرف الساخن للطارد، أو النافث للحبر الذي تعمل من خلاله الطابعة، والتي يمكن استخدامها كطريقة جديدة للعلامة المائية ثلاثية الأبعاد.
طفرة في النرويج للحفاظ على الملكية الفكرية عند الطباعة ثلاثية الأبعاد
في النرويج، عندما يتعلق الأمر باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في العمل، فلا بد من التريث لاتخاذ جميع الإجراءات اللازمة للتغلب على واحدة من أكبر العقبات التي تواجه التصنيع الإضافي، والتي تتمثل في كيفية حماية حقوق الملكية الفكرية في البلاد.
في إطار ذلك، دخلت الشركة النرويجية الناشئة "فيلدميد" (Fieldmade)، في اتفاق "مشروع تصنيع مشترك" (Joint Industry Project, JIP) مع كل من شركة النفط النرويجية "إكوينور" (Equinor)، وشركة الطاقة "سيمنز" (Siemens Energy) الألمانية متعددة الجنسيات، للعمل معًا من أجل ترقية النظام البيئي لتسريع عملية التحول الرقمي بالبلاد.
كما يمكن أن يصبح هذا الاتفاق بمثابة إثبات لمفهوم التعاون المتشعب في قطاع الطاقة ؛ فضلًا عن هدفه المتمثل في الجمع بين "الشركة المصنعة للمعدات الأصلية" (Original Equipment Manufacturer, OEM) ووجهات نظر المستخدمين لهذه المنتجات.
اتصالًا، فإن الرئيس التنفيذي للشركة النرويجية الناشئة "فيلدميد" يؤكد تطور التصنيع الإضافي في بلاده إلى الحد الذي يمكن النرويج من خلاله طباعة معظم الأجزاء، والقطع المهمة التي يحتاج إليها المستخدمون النهائيون في قطاع الطاقة مثل، احتياجات شركة النفط النرويجية "إكوينور".
في سياقٍ متصل، فإن اتفاقات الشراكة بين كبرى الشركات المصنعة تعمل بدورها على تقليل الحاجة إلى تخزين كميات كبيرة من قطع الغيار، الأمر الذي يضيف صلاحية إلى عمر المعدات المعرضة لخطر التقادم، ويقلل بشكل كبير من طول سلاسل التوريد.
ختامًا، يؤكد المقال أن تقارير الصناعة الحديثة أشارت في أكثر من موضع إلى أن تقنيات الذكاء الاصطناعي يمكن أن تلعب دورًا متزايدًا في اعتماد آلية التصنيع الإضافي؛ بالإضافة إلى إمكانية منح الطابعات ثلاثية الأبعاد آلية التعلم الآلي للمساعدة في تقدم العمليات، وتحسين التكلفة، والسرعة، والموثوقية.
طباعة مستقبل أفضل لأشباه الموصلات
في الوقت الذي يتوسع فيه العالم في اعتماد تقنيات الذكاء الاصطناعي في مختلف أنماط الحياة؛ فإن الحاجة إلى أشباه الموصلات أصبحت عنصرًا حاسمًا في مستقبل حياة العالم.
وبالتزامن مع تفشي جائحة "كوفيد-19"، وتزايد الرغبة في الاعتماد على الأجهزة الذكية، فقد أظهرت الأزمة أيضًا مدى هشاشة سلاسل توريد أشباه الموصلات؛ وهي الأزمة التي تبدو على الأرجح أنها ستستمر بالتزامن مع تصاعد الطلب على هواتف شبكات الجيل الخامس، والسيارات الذكية، وغيرها.
في هذا السياق، ومع توقف سلاسل التوريد لأشباه الموصلات على مستوى العالم، فقد ظهرت العديد من أنماط الحلول المبتكرة التي يمكن لمنتجي الموصلات الحاليين إجراؤها لتخفيف هذا التوقف، وإعادة تشغيل بيئات الإنتاج الأساسية.
جدير بالذكر أن الحل الحقيقي لإنهاء أزمة قيود العرض الحالية سوف يستغرق وقتًا طويلًا، على وجه التحديد 2-3 سنوات؛ حتى يمكن معالجة زيادة الطلب على أشباه الموصلات، والمنتجات المتوقفة على وجودها بشكل مستدام.
وعليه، فإن أحد الحلول المقترحة لتسريع ابتكار أشباه الموصلات يتمثل في اتجاه مصنعي المعدات الرأسمالية لأشباه الموصلات إلى آلية التصنيع الإضافي؛ حيثُ تزيل المواد المضافة خلاله قيود تقنيات التصنيع التقليدية؛ مما يتيح حرية التصميم، والانتقال المرن من النماذج الأولية، إلى الإنتاج المنخفض الحجم للأجزاء المخصصة.
اتصالًا، تدرك الشركة الأمريكية "ثري دي سيستمز" (3D Systems) الدور الذي يمكن أن تلعبه المواد المضافة في البحث عن الحلول الرئيسة للأنظمة ثلاثية الأبعاد؛ حيثُ تساعد المواد المضافة الأنظمة على الأداء بشكل أقرب بكثير إلى الطريقة النظرية المتوقعة للعمل.
ختامًا، يعمل التصنيع الإضافي كطريقة تصنيع جديدة نسبيًّا للمساعدة في تحسين قابلية المكونات والأنظمة الفرعية للوظيفة، والأداء عالى التصنيع؛ حيثُ توفر المواد المضافة مزيجًا اقتصاديًّا وتكنولوجيًا فريدًا جدًا من الظروف لمصنعي معدات أشباه الموصلات.
لماذا تُعد الطباعة ثلاثية الأبعاد غاية في الأهمية للسفر إلى الفضاء؟
مع ارتفاع التكاليف المالية التي تحتاج إليها عملية إطلاق صاروخ فضائي من إحدى الوكالات الفضائية، بالإضافة إلى الكميات الهائلة من الوقود لتوليد الطاقة اللازمة لإطلاق هذا الصاروخ؛ للتخلص من قوة الجاذبية الأرضية، فإن الأمر أصبح مكلفًا للغاية.
في هذا السياق، وفي الوقت الذي تمكنت فيه شركات مثل "أسبر كور" (Apis Cor 3D) من طباعة منزل بأكمله في غضون 24 ساعة، من المحتمل أيضًا أن تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد في غضون السنوات القليلة المقبلة في بناء أنظمة ضخمة للطابعات لمراقبة الفضاء، وإنشاء هياكل ثلاثية الأبعاد على القمر.
كما بدأت وكالة "ناسا" الفضائية في اختبار ما إذا كانت "تقنيات كونتور كرافتنج" (Contour Crafting Technologies) بإمكانها الطباعة باستخدام المواد التي تمكنها من محاكاة غلاف القمر؛ حيثُ توصلت "ناسا" خلال عامي 2014 و 2016 إلى أن هناك شركات تستطيع طباعة هياكل ثلاثية الأبعاد حتى في الفراغ، وذلك على الرغم من أن الافتقار إلى الغلاف الجوي، أو الجاذبية يجعل الطباعة أكثر صعوبة من نظيرتها على الأرض.
في هذا الإطار، فقد نشرت "وكالة الفضاء الأوروبية" (The European Space Agency, ESA) لأول مرة مخططًا عام 2013 لطباعة ثلاثية الأبعاد لقاعدة قمرية باستخدام تربة القمر، وذلك من خلال إبرام شراكة مع مجموعة من الخبراء الذين عملوا على تصميم مأوى مطبوع ثلاثي الأبعاد يحمي رواد الفضاء من الإشعاع، وكذلك النيازك الدقيقة.
ختامًا، فإن أحد أبرز المشكلات التي تواجه الطباعة ثلاثية الأبعاد في طباعة الهياكل الصلبة الصالحة للسكن على القمر، هي الاختلافات البرية في درجة حرارة السطح؛ حيثُ يمكن أن يتأرجح القمر ما بين 125 درجة مئوية بالنهار، إلى -175 درجة مئوية بالليل، الأمر الذي يختلف اختلاقًا جذريًّا عن درجات الحرارة المعتادة لسطح القمر.
أول سكوتر رقمي في العالم مصنوع بالطباعة ثلاثية الأبعاد
منذ ابتكار الدراجات البخارية الإلكترونية في المدن الكبرى، كانت دائمًا موضوعًا مثيرًا للجدل؛ حيثُ انقسمت الآراء حول مدى استدامتها بيئيًّا، على الرغم من أنها توفر في كثير من الأحيان بديلًا رائعًا للسيارات، وغيرها من وسائل النقل العام المختلفة.
في هذا السياق، أظهرت دراسة أجرتها "وكالة البيئة الفيدرالية" (The Federal Environment Agency) أن الدراجات البخارية الكهربائية تستخدم في الغالب كبديل للدراجات أو للمشي؛ مما يؤدي بدوره إلى تفاقم التوازن البيئي.
كما كشفت شركة "سكوتزمان" (Scotsman) - علامة تجارية للدراجات البخارية بوادي السيليكون في الولايات المتحدة الأمريكية - الستار عن أول سكوتر كهربائي بطباعة ثلاثية الأبعاد في العالم، مصنوع بالكامل من مركبات ألياف الكربون اللدنة - المواد المصنوعة التي تمتاز بقابليتها للتشكيل بالحرارة.
اتصالًا، تشهد عملية طباعة الدراجة البخارية ثلاثية الأبعاد في الواقع بناء الجسم الأحادي في عملية واحدة فقط؛ مما يلغي الحاجة إلى الأجزاء الملصقة أو المفاصل، ويؤدي هذا بدوره إلى مزيد من الاستقرار في طباعة هذه الآلة.
جدير بالذكر أن الإنتاج عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد يُعدُّ أحد أكبر الاختلافات بالنسبة للدراجات البخارية الإلكترونية التقليدية؛ حيثُ تتم صناعة دراجات "سكوتزمان" الدائمة من مواد بلاستيكية حرارية مطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد؛ مما يمنحها مزيجًا مثاليًّا من المتانة، والرشاقة، فهي أقوى نحو 61 مرة من مادة الفولاذ، وفي الوقت نفسه تمتاز بوزن خفيف للغاية؛ مما يجعلها مثالية للسفر.
ختامًا، تقدم شركة "سكوتزمان" حاليًا العديد من المنتجات الجديدة بسعر مخفض وفي وقت قليل، بيد أنه وبمجرد انتهاء حملة الترويج لهذا النوع من الدراجات البخارية، ستتوفر الدراجات الإلكترونية المطبوعة ثلاثية الأبعاد بسعر التجزئة؛ حيثُ أصبح من المتوقع أن يبدأ تسليم المنتجات الأولى من هذه الدراجات بحلول ديسمبر 2021.
حجم سوق طباعة الأغذية ثلاثية الأبعاد في عام 2027
أصبحت طباعة الغذاء ثلاثية الأبعاد أكثر تفضيلًا بين المستهلكين؛ نظرًا لقدرتها على توفير منتجات غذائية تتوافق مع الذوق والتصميم المطلوبين، ومن المتوقع أن يصل حجم سوق طباعة الطعام ثلاثية الأبعاد إلى 1,015.4 ملايين دولار أمريكي بحلول عام 2027، مُسجلًا معدل نمو سنوي مرتفعًا عن المعتاد.
تتمثل بعض العوامل الرئيسة التي قد تسهم في نمو سوق الأطعمة ثلاثية الأبعاد في، عدم إهدار الطعام أثناء استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد على عكس العمليات التقليدية لتصنيع الأغذية، وحرية الاختيار بين التصميمات، وعدم الحاجة إلى استخدام أدوات متعددة، بالإضافة إلى قلة الوقت اللازم لتصنيع المنتجات النهائية، والقدرة على إنتاج مجموعة متنوعة من الأطعمة في الوقت نفسه.
علاوة على ذلك، أدت التطورات التكنولوجية في طباعة المواد الغذائية ثلاثية الأبعاد إلى تطوير وإنتاج طباعات طعام أكثر فعالية من حيث التكلفة، وبات يتم اعتمادها على نطاق واسع في عدد كبير من المطاعم، ومن المتوقع أن يتم استخدامها في المطابخ المنزلية في المستقبل.
ومن المحتمل أيضًا أن تستمر المستشفيات في استخدام طباعة الطعام ثلاثية الأبعاد بسبب الحاجة الماسة لأنظمة وأطعمة غذائية مخصصة للمرضى.
ختامًا، على الرغم من أن الغذاء المطبوع ثلاثي الأبعاد يُعد صحيًا وطازجًا، وأن استخدام الطباعات ثلاثية الأبعاد يوفر أقصى قدر من الشفافية وبأقل وقت وجهد، فإن التكلفة العالية للمعدات والوقت اللازم لتدريب المُستخدمين لتلك الطباعات، يمكن أن يُعيق تطور سوق طباعة الأغذية ثلاثية الأبعاد في المستقبل.
الطباعة ثلاثية الأبعاد للأطعمة تُقلل من الهدر
تتخصص مؤسسة "أببرنتنج فود" (Upprinting Food) في طباعة الأغذية باستخدام بقايا الطعام، مثل: الخبز والخضراوات المتبقية لتصنيع منتجات جديدة؛ حيث تهتم المؤسسة بالكيفية التي يمكن أن تساعد بها الطباعة ثلاثية الأبعاد في تقليل معدل هدر الطعام.
قامت شركة "ناتشورال ماشين" (Natural Machines) بإنشاء طباعة "فوودني" (Foodini) ثلاثية الأبعاد والمصممة خصيصًا لطباعة الأطعمة، ومن المتوقع في غضون بضع سنوات أن تشهد هذه التكنولوجيا تطورًا سريعًا، الأمر الذي يجعل الطباعة ثلاثية الأبعاد سائدة في صناعة الأغذية.
بعد سنوات من التطوير، أصبحت طباعة "فوودني" متاحة للجميع، وسهلة الاستخدام؛ حيث يمكن للمستخدم إضافة الطعام في كبسولات خاصة بالطابعة مع الضغط عليها، ثم يقوم نظام التحكم بتحريك الكبسولة بدقة شديدة لإنشاء شكل التصميم المطلوب، وبعد ذلك يتم تكديس الأشكال في طبقات فوق بعضها لإنشاء تصميمات ثلاثية الأبعاد.
ختامًا، تقوم شركة "ناتشورال ماشين" أيضًا بتطوير برامج أخرى لتصميم الأطعمة، فبالإضافة إلى الطابعات، توجد "مكتبة" مليئة بالأشكال التي يمكن استخدامها لتشكيل تصميمات ووصفات مختلفة من الأطعمة، كما يمكن للمستخدمين أيضًا إنشاء تصميماتهم الخاصة باستخدام تطبيق خاص، ولدى الشركة شراكات دولية مع الفنادق الكبرى، والجامعات، ومنتجي الأغذية، ومؤسسات الرعاية الصحية.
طباعة اللحوم من الخلايا الجذعية هي مستقبل الغذاء
يقوم العلماء بزراعة البروتينات من الخلايا الجذعية للماشية والدواجن في المختبرات في محاولة لإنتاج لحوم أكثر استدامة؛ حيث إن تطوير تقنيات مثل الطباعة الحيوية سيسمح بتحويل الخلايا الجذعية إلى قطع لحم.
باستخدام طباعة ثلاثية الأبعاد، يتم تكديس الطبقات الرفيعة معًا لتشكيل القطعة النهائية من اللحم، وبعد الانتهاء من طباعة الأنسجة، يتم وضعها في مكان مناسب لتنمو وتنضج.
كما أن اللحوم المختبرية لها فوائد بيئية وأخلاقية، منها؛ الحفاظ على النباتات، وعدم ذبح الحيوانات، فضلًا عن توفير كمية هائلة من المياه؛ حيث إن إنتاج كيلوجرام من اللحم البقري، يستهلك نحو 15 ألف لتر من الماء.
ومن الجدير بالذكر أن شركة "ميت تيك" (MeaTech) الإسرائيلية تُعدُّ أول شركة متخصصة في استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد؛ لإنتاج لحم رقيق وموحد، ومنتج من الخلايا الجذعية، لذا يتم إدراجها في البورصة الأمريكية، بعد أن جمعت 28 مليون دولار أمريكي لتمويل بدء التشغيل في المشروع.
ومن جانبه، صرَّح "جوهانس لو كوتر" (Johannes le Coutre)، أستاذ الغذاء والصحة بجامعة "نيو ساوث ويلز"(New South Wales) الأسترالية، بأن اللحوم المختبرية ستكون على أرفف منافذ البيع بالتجزئة بحلول عام 2030.
ختامًا، أشار المقال إلى أن المستهلكين لديهم مخاوف شديدة بشأن مذاق اللحوم المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد ومدى أخلاقية إنتاجها؛ حيث تظهر الأبحاث أن المستهلكين سيحتاجون إلى الإقناع قبل الابتعاد عن الأنظمة الغذائية التقليدية والتحول نحو اللحوم المختبرة.
7 مشروعات غذائية غيّرت من طريقة تناولنا للطعام إلى الأبد
يُعد إنتاج الطعام باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد أمرًا مثيرًا للغاية؛ حيث تنتج أطعمة مليئة بالفيتامينات، والبروتينات الأساسية للبقاء بصحة جيدة، بالإضافة إلى ذلك تعمل هذه التقنية على توفير الوقت وذلك من خلال أشكال هندسية عديدة وناجحة بنسبة 100% .
في السياق ذاته، تستخدم معظم طباعات الطعام ثلاثية الأبعاد أسلوبًا مشابهًا لطباعات "النمذجة بترسيب مصهور المادة" (FDM) ثلاثية الأبعاد؛ حيث تقوم بإيداع خيوط طابعة ثلاثية الأبعاد آمنة للطعام مثل الشوكولاتة على لوحة بناء وفقًا لنموذج ثلاثي الأبعاد يمكن تنزيله أو تصميمه بواسطة الفرد.
ورغم ذلك، تختلف الخيوط المٌستخدمة في طباعات الطعام ثلاثية الأبعاد عن تلك المٌستخدمة في طباعات (FDM)، ويمكن التعرف على هذا الاختلاف من خلال المشروعات الغذائية الآتية:
بيتزا بالطباعة ثلاثية الأبعاد: طورت شركة "بي-هيكس" (Bee Hex) طباعة ثلاثية الأبعاد لصناعة البيتزا كاملة بحجم 12 بوصة في أقل من خمس دقائق لرواد الفضاء، والهدف من هذا الاختراع الممول من وكالة "ناسا" هو ابتكار طريقة تتيح لرواد الفضاء اختيار ما يريدون أكله، ثم صنعه بأنفسهم خلال الرحلة.
نتيجة لذلك، جذبت هذه التقنية الكثير من المعجبين، وعلى إثرها جمعت الشركة مليون دولار أمريكي لإنتاج طباعات البيتزا ثلاثية الأبعاد إلى السوق، كما تُعد هذه التقنية مثالية للاستخدام المنزلي وكذلك في مطاعم البيتزا والوجبات السريعة.
وجبات السوشي بطباعة ثلاثية الأبعاد: طرحت شركة يابانية تدعى "أوبن ميلز" (Open-Meals) للمرة الأولى طابعة لإنتاج وجبات سوشي ثلاثية الأبعاد، وتحويله إلى أشكال متنوعة حسب ذوق كل شخص واختياره. كما تجمع الشركة عينات من لعاب الزبائن. وبعدها تحلل هذه العينات وتنقل نتائجها إلى طابعة السوشي ثلاثية الأبعاد كي تنتج وجبات ملائمة لاحتياجات كل شخص الغذائية.
اللحوم النباتية المطبوعة ثلاثية الأبعاد: يوجد العديد من الشركات الناشئة بصدد إنشاء لحوم مطبوعة ثلاثية الأبعاد تحاكي طعم وملمس ورائحة اللحوم الحقيقية، ولكن باستخدام مواد نباتية ثلاثية الأبعاد قابلة للطباعة.
وفي هذا الصدد تهدف شركتا " نوفاميت" (Novameat)، و"رديفين ميت" (Redefine Meat) إلى إنتاج شرائح لحم بقري قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد، بالإضافة إلى طباعة أول شريحة ستيك خالية من اللحوم في العالم باستخدام مركبات نباتية مختلفة، من ناحية أخرى يسعى مؤسس" نوفاميت" إلى تزويد منافذ البيع بالتجزئة الوطنية عام 2021 بطباعات اللحوم ثلاثية الأبعاد.
بسكويت مطبوع ثلاثي الأبعاد: أكدت شركة "أبرنتج فود" (Upprinting Food) ومقرها هولندا، أنه من الممكن أن تسهم الطباعة ثلاثية الأبعاد في القضاء على المشكلات المتعلقة بنفايات الطعام، لا سيما الخبز؛ حيث يتم تجميعه وطحنه ثم إدخاله في الطابعة ثلاثية الأبعاد؛ لإعادة تصنيعه على هيئة بسكويت مقرمش صالح للتناول من جديد.
كما حققت الشركة نجاحًا كبيرًا منذ إطلاقها في عام 2018. بالإضافة إلى منتجاتها الخاصة؛ حيث تقدم الشركة خدمات التصميم للطهاة، فضلًا عن تدريب المطاعم على استخدام طابعاتها ثلاثية الأبعاد في إعادة تدوير الطعام.
هياكل من السكر مصنوعة بالطباعة ثلاثية الأبعاد: تقوم شركة "شوجر لاب" (Sugar Lab) بخلط السكر والماء والنشا النباتي مع النكهات الجافة للوصفة المحددة التي يتم طباعتها. يُطبع هذا المزيج بعد ذلك باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بها لإنشاء حلوى السكر المعقدة والمستوحاة هندسيًا، والتي يكاد يكون من المستحيل إعادة إنشاء بعضها يدويًا.
حبر الطعام (Food Ink): هو مطعم تأسس في مدينة "شوريديتش" في لندن، وبموجبه انتشرت الأطعمة المطبوعة ثلاثيًّا في المملكة المتحدة، يذكر أنه بدأ العمل في عام 2016، وتم تصميم هيكل المطعم بالكامل والديكورات الداخلية والمصابيح والمقاعد بواسطة الطباعة ثلاثية الأبعاد، كما عمل هذا المطعم على تقديم تسع دورات دراسية صغيرة للزائرين عن الأطعمة المطبوعة ثلاثية الأبعاد.
"باكو بيريس" (Paco Pérez) مطبوع ثلاثي الأبعاد: قدم رئيس الطهاة الشهير "ميشلين ستارريد" (Michelin-starred) "باكو بيريس" مطبوعًا بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد خمس مرات في بعض مطاعمه. كما أدخل العديد من الأغذية المطبوعة ثلاثيًّا من نوع "فوديني" في مطعمه المعروف باسم (Michelin-star La Enoteca) تحت شعار إعادة إنتاج أشكال وقطع من الأطعمة "المطابقة تمامًا للصور".
الانتقال بطباعة الأطعمة ثلاثية الأبعاد إلى المستوى التالي
تُعد تقنية "الطباعة الثلاثية الأبعاد للطعام" طريقة مناسبة لإنشاء نظام طعام صحي غني بالفيتامينات، وكميات مختلفة من البروتين أو الكربوهيدرات، الأمر الذي من شأنه أن يشجع كبار السن وكذلك الأشخاص الذين يتعافون صحيًا، أو الرياضيين على اتباع نظام غذائي صحي.
في هذا الصدد، تلقى باحثون من جامعة " آيندهوفن " للتكنولوجيا (Eindhoven University of Technology) و"جامعة فاخينينجن" (Wageningen University)، تمويلًا من "مجلس الأبحاث الهولندي" (Dutch Research Council) لتطوير طباعة الطعام ثلاثية الأبعاد. وذلك خلال مشروع "أطبع طعامك" (Print Your Food) الذي سيُتيح إمكانية إنشاء أطعمة مُخصصة وصحية بواسطة الطباعة ثلاثية الأبعاد.
ولتحقيق ذلك، سيتعين على الباحثين تطوير مشروع يعرف بـ "نموذج التوأم الرقمي"، وهو نموذج ذكي يمكنه تقييم مدى نجاح الوصفات الغذائية، ومن الممكن أن يتم تنفيذ هذا النموذج في طابعات أخرى مستقبلًا.
كما أوضح " باتريك أندرسون " (Patrick Anderson) الأستاذ في جامعة "أيندهوفن" الهولندية، أنه يلزم لهذا المشروع منهج مُتعدد التخصصات يربط بين مجال الهيكلة، والريولوجيا، وميكانيكا الغذاء مع خبرة جامعة "فاخينينجن "في مجال الأنظمة التقنية العالية ومعالجة المواد.
ختامًا، من المحتمل أن يتعاون الباحثون المشار إليهم مع شركة " لامب ويستون " (Lamb Weston)، وشركة "روتنبرج" (Ruitenberg Inredients)، وشركة "جازترونولجي" لطباعة الطعام ثلاثية الأبعاد (Gastronology - 3D Food Works) في المشروع، هذا إلى جانب الإسهام المالي في المشروع؛ لتطوير نماذج أولية للأطعمة ثلاثية الأبعاد.
مستقبل سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد للمباني
يُعد إنشاء المباني باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من أكبر الصناعات وأهمها، ويرجع ذلك إلى انخفاض التكلفة وتوفير الوقت، كما أنها تضمن المزيد من الدقة والأمان، وتقلل من تكاليف العمالة، فضلًا عن كونها صديقة للبيئة، وتسهم في بناء هياكل المباني المعقدة بسهولة.
يُعد استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في قطاع الإنشاءات عملية اقتصادية من حيث استخدام المواد عند مقارنتها بعملية التصنيع التقليدية؛ حيث تقلل الطباعة ثلاثية الأبعاد من تكاليف العمالة بنسبة 50% إلى 80%، ووقت الإنتاج بنسبة 50% إلى 70%، ونفايات البناء بنسبة 30% إلى 60%؛ لذلك من المتوقع أن تؤدي الفوائد الاقتصادية التي توفرها تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى تعزيز نمو سوق الإنشاءات بشكل كبير.
من المتوقع أيضًا أن تنمو سوق الإنشاءات بالطباعة ثلاثية الأبعاد العالمية من 3.8 ملايين دولار أمريكي في عام 2020 إلى 4.63 ملايين دولار أمريكي خلال عام 2021، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 21.7%، ويرجع النمو بشكل أساسي إلى استئناف الشركات عملياتها السابقة، والتكيف مع الوضع الجديد كمحاولة للتعافي من تأثير جائحة "كوفيد-19"، ومن المتوقع كذلك أن يصل نمو الاستثمارات في السوق المذكورة إلى 329.01 مليون دولار أمريكي خلال عام 2025، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 190%.
ختامًا، تُعد زيادة المرونة في عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام البرامج المتقدمة اتجاهًا رئيسًا يشكّل نمو سوق إنشاءات الطباعة ثلاثية الأبعاد. ففي نوفمبر 2019، أعلنت شركة "إيه إم اف جي" (AMFG) التي تقدم "أنظمة تنفيذ التصنيع" (Manufacturing execution system)، وهي أنظمة حوسبة تُستخدم في التصنيع لتتبع تحول المواد الخام إلى سلع مكتملة التصنيع، عن شراكة استراتيجية مع شركة "إيوس" (EOS) لأتمتة سير العمل بغية تعزيز التصنيع الإضافي.
نماذج فريدة لمباني سكنية مطبوعة ثلاثية الأبعاد في عام 2021
ربما تكون أساليب بناء المنازل التقليدية قد تغيرت في الـ 200 عام الماضية، لكنها احتفظت بعنصر رئيس واحد وهو العنصر البشري، حتى مع اختراع أحدث الحفارات والرافعات، لا تزال هناك حاجة إلى العمالة البشرية لتجريب واستخدام تلك الآلات.
ومع ذلك، يمكن للطباعات ثلاثية الأبعاد بناء المنازل بشكل مستقل تمامًا دون الحاجة إلى العنصر البشري، وفي غضون ساعات معدودة؛ حيث تتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد عددًا من المزايا، تتمثل فيما يلي: الطباعة ثلاثية الأبعاد أكثر صداقة للبيئة، انخفاض تكلفة المنازل المطبوعة ثلاثية الأبعاد، والمنازل المطبوعة ثلاثية الأبعاد تتسم بالسرعة، وتوفير المزيد من التصاميم من الناحية المعمارية، والقدرة على مساعدة المحتاجين.
نماذج فريدة لمباني سكنية مطبوعة ثلاثية الأبعاد
أكبر منزل مطبوع ثلاثي الأبعاد في العالم يوجد في دبي، ويتألف المنزل من طابقين، تم تصميمه بالتعاون بين شركة "أبيس كور" (Apis Cor) الروسية المتخصصة في تطوير معدات الطباعة ثلاثية الأبعاد، وبلدية دبي.
أول منزل صمم بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد كان في فرنسا، مكون من أربع غرف نوم، وتمثل الهدف من بنائه في إنشاء منازل مطبوعة ثلاثية الأبعاد أرخص وأسرع في البناء من المنازل التقليدية؛ حيث بلغت تكلفة المنزل نحو 176 ألف جنيه إسترليني، أي أقل بـ %20 من تكلفة البناء التقليدي، كما تبلغ مساحته 1022 قدمًا، واستغرق بناؤه 54 ساعة.
صممت شركة "أبيس كور" في عام 2017 منزلًا بواسطة الطباعة ثلاثية الأبعاد في روسيا، وقد استغرق بنائه 24 ساعة، وبلغت تكلفته نحو 10 آلاف دولار أمريكي.
صُمم منزل بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في مدينة "أوستن" الأمريكية بالتعاون بين منظمة "نيو ستوري" (New Story)، وشركة "الصناعات الهندسية للإنشاء والتعمير" (ICON) بتكلفة تصل إلى نحو 10 ألاف دولار أمريكي، وتم بناؤه في غضون 24 ساعة.
هناك أيضًا، الحي المطبوع ثلاثي الأبعاد في مدينة "كوتشيلا" (Coachella) التابعة لولاية كاليفورنيا الأمريكية، والذي بلغت تكلفة بنائه 595 ألف دولار أمريكي.
كما قامت شركة البناء المستدام "كامب سي" (Kamp C) بطباعة منزل كامل من طابقين في منطقة "فلاندرز" (Flanders) البلجيكية، باستخدام أكبر طباعة ثلاثية الأبعاد في أوروبا، جاء المنزل المكون من طابقين على مساحة تقل قليلًا عن 1000 قدم مربع.
أما "مكتب المستقبل" في دبي وهو من أكثر المباني المطبوعة ثلاثية الأبعاد تقدمًا في العالم، بلغت تكلفته نحو 140 ألف دولار أمريكي، واستغرق بناؤه 17 يوم.
صممت شركة "إس كيو فور دي" (SQ4D) الأمريكية أول منزل مطبوع ثلاثي الأبعاد في ولاية "نيويورك"، يتكون المنزل من طابقين، وتبلغ مساحته 1400 قدم مربع، تم بناؤه باستخدام مواد خرسانية خاصة.
في حين يتضمن مشروع "مايلستون" (Milestone) في هولندا، بناء 5 شقق مطبوعة ثلاثية الأبعاد في مدينة " أيندهوفن" (Eindhoven) الهولندية.
هذا، وقامت شركة (WASP) الإيطالية للطباعة ثلاثية الأبعاد ببناء كوخ مطبوع ثلاثي الأبعاد أطلق عليه اسم "جايا" (Gaia)، وهو كوخ مصنوع من مزيج من الخرسانة والمواد المكونة من الطين، وقد استغرقت طباعة هيكل الكوخ الذي تبلغ مساحته 215 قدمًا مربعًا 10 أيام، وتكلف بناؤه 1000 دولار أمريكي.
ختامًا، جاء منزل "برفوك" (PRVOK) المطبوع ثلاثي الأبعاد في جمهورية التشيك، وارتكزت الفكرة الأساسية في بنائه على السرعة والكفاءة، كما أن بناءه كان أسرع سبع مرات من بناء منزل تقليدي من الطوب.
مبنى بلدية دبي: أكبر مبنى في العالم تم تشييده بالطباعة ثلاثية الأبعاد
قامت شركة "أبيس كور" (Apis Cor) الروسية ببناء أكبر مبنى في العالم مطبوع بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في مدينة دبي، وعلى أثر ذلك سُجل المبنى في موسوعة "جينيس للأرقام القياسية العالمية" (Guinness World Records).
تبلغ مساحة المبنى 640 مترًا مربعًا، ويتألف من طابقين ويبلغ ارتفاعه 9.5 أمتار، وقد أطلق عليه اسم "ورسان".
أعلنت دبي أن نحو 25% من مبانيها سيتم بناؤها بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بحلول عام 2030؛ مما يجعل المدينة رائدة عالميًّا في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد، ليس فقط في عمليات البناء، ولكن أيضًا في المنتجات الاستهلاكية والطبية.
كما تهدف المدينة إلى تقليل العمالة بنسبة %70، وتقليل تكلفة البناء بنسبة %90، بالإضافة إلى تقليل الوقت المستهلك في عمليات البناء بنسبة %80، في مختلف القطاعات.
تجدر الإشارة إلى أن مدينة دبي شهدت نموًا هائلاً في قطاع البناء القائم على التكنولوجيا، ووفقًا لتقرير شركة "ماكنزي" (McKenzie) لعام 2018 تحت عنوان "مستقبل الوظائف في الشرق الأوسط" فإن قطاع البناء في دبي أصبح جاهزًا لتطبيق تقنيات الأتمتة، من خلال تنفيذ بعض المبادرات؛ مثل: زيادة الاستثمار المدعوم من قِبل الحكومة، وتنفيذ مشروعات للبنية التحتية، كما تم تصنيف المدينة باعتبارها واحدة من أكثر المدن إبداعًا، وأقلها إهدارًا للموارد في العالم.
وفي مايو 2017، افتتحت دبي أول مكتب مطبوع ثلاثي الأبعاد يعمل بكامل طاقته، والذي أصبح المقر المؤقت لـ”مؤسسة دبي للمستقبل". ووفقًا لوكالة الأخبار الدولية "رويترز" (Reuters) فقد تم بناء المكتب في 17 يومًا فقط، وبلغت تكلفته نحو 140 ألف دولار أمريكي.
ختامًا، صرح "محمد القرقاوي"، وزير شؤون مجلس الوزراء الإماراتي، أن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن تقلل وقت البناء بنسبة %50 إلى 70%، وتكاليف العمالة بنسبة %50إلى 80%.
الطباعة ثلاثية الأبعاد للمواد الخرسانية تُغيّر العمارة والتشييد
أسفرت شراكة موسعة بين شركة "بيج ريب" (Big Rep) المصنعة والمطورة لأكبر طباعة ثلاثية الأبعاد في العالم، وشركة "فورورد إيه إم" (Forward AM)، وشركة "باسف" (BASF) للطباعة ثلاثية الأبعاد، عن إنشاء قوالب الخرسانة المطبوعة، والتي تستهدف صناعات الهندسة المعمارية، وعمليات البناء.
تم تطوير القوالب الخرسانية المطبوعة للتغلب على تحديات العمالة، والوقت، والتكلفة، وغيرها من القيود التي تعوق مشروعات البناء، وذلك لأن قوالب الخرسانة التقليدية تشكل ما بين %40 إلى %60 من الميزانية المخصصة للبناء، لذا فإن تقليل تلك التكاليف يمكن أن يكون له تأثير كبير على الجدوى المالية لعمليات الإنشاء والتعمير.
جدير بالذكر أن قوالب الخرسانة المطبوعة تُعد أسرع بثلاث مرات وأقل تكلفة بنسبة %30 من قوالب الخرسانة التقليدية، كما ينتج عنها نفايات أقل؛ مما يؤدي إلى انخفاض انبعاثات الكربون، وذلك لأنها تتطلب كميات أقل من الأسمنت، والخرسانة، والوقود الأحفوري اللازم للنقل، هذا التخفيض المحتمل لانبعاثات الكربون أمر حيوي؛ حيث يتم إنتاج أكثر من 4 مليارات طن من الأسمنت سنويًّا، وهو ما يمثل نحو %8 من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية.
ختامًا، تتضمن الشراكة كذلك استخدام طباعات ثلاثية الأبعاد كبيرة الحجم، يصل حجمها إلى متر مكعب واحد؛ حيث يمكنها طباعة أجزاء كبيرة بشكل سريع وبتكلفة أقل، وعليه يمكن لتلك الطباعات أن تحل بعض المشكلات المستمرة التي يفرضها التصميم والبناء باستخدام الخرسانة التقليدية.
2.39 مليار دولار نموًا في سوق الأجهزة الطبية المطبوعة ثلاثية الأبعاد
تعمل الحكومات في جميع أنحاء العالم على زيادة ميزانياتها للرعاية الصحية وتقديم برامج رعاية مختلفة، وذلك جراء تزايد عدد كبار السن وارتفاع متوسط الدخل، الأمر الذي أظهر الحاجة المُلحة إلى رعاية صحية متقدمة.
وللاستجابة لهذه الحاجة، من المتوقع أن تنمو السوق العالمية للأجهزة الطبية المطبوعة ثلاثية الأبعاد بمقدار 2.39 مليار دولار أمريكي، بمعدل نمو سنوي مركب يقارب 18% خلال الفترة 2021-2025، على أن تشمل الأجهزة الطبية المطبوعة ثلاثيًّا أجهزة جراحة العظام، والعمود الفقري، والأسنان، والأجهزة السمعية، وغيرها.
حققت السوق أقصى قدر من الإيرادات في قطاع الأجهزة الطبية للطباعة ثلاثية الأبعاد لتقويم العظام والعمود الفقري في عام 2020. ويأتي ذلك مدفوعًا بالاعتماد المتزايد على الطباعة ثلاثية الأبعاد من قبل المستشفيات، ومراكز الجراحة المتنقلة لتصنيع غرسات العظام.
وعليه، فمن المتوقع أن يسهم الانتشار المتزايد لاضطرابات العظام والعمود الفقري، وزيادة الطلب على غرسات العظام والعمود الفقري الخاصة بالمريض، والحاجة المتزايدة للأسطح والهياكل المتقدمة في الغرسات، وكبار السن في نمو القطاع خلال الفترة المقبلة.
ختامًا، يمكن الإشارة إلى الجهود الحكومية المتنوعة؛ حيث تستكشف "وزارة سلامة الأغذية والأدوية" في كوريا الجنوبية خيارات الموافقة السريعة للأجهزة الطبية المطبوعة ثلاثية الأبعاد. كما احتلت أمريكا الشمالية أكبر حصة في السوق في عام 2020، ومن المتوقع أن تواصل النمو على مستوى المنطقة، لكن سيكون المعدل أبطأ مقارنة بنمو السوق في آسيا وأوروبا.
توقعات سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد للأسنان 2021 - 2030
تُعد "الطباعة ثلاثية الأبعاد للأسنان" تقنية تُستخدم لإيجاد طرق جديدة لإصلاح الأسنان المكسورة، وتسهيل عملية تنظيف الأسنان بالخيط. ومن الضروري أن تكون عملية طباعة الأسنان ثلاثية الأبعاد دقيقة تمامًا.
تشمل العوامل الرئيسة التي تسهم في نمو السوق العالمية للطباعة ثلاثية الأبعاد للأسنان، الزيادة العالمية في عدد المسنين، وزيادة انتشار مشكلات الأسنان، وزيادة الوعي حول مزايا تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في ممارسات طب الأسنان.
من المتوقع أن تنمو سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد للأسنان العالمية بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 8.7% خلال الفترة المتوقعة من 2021 إلى 2030، ومن المتوقع أن تصل القيمة السوقية لهذه الطباعة نحو 3.2 مليارات دولار أمريكي بحلول عام 2030.
احتلت أمريكا الشمالية حصة كبيرة من سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد للأسنان العالمية في عام 2020؛ نظرًا لوجود نطاق كبير من السكان الذين يعانون من مشكلات الأسنان، وزيادة اعتماد منتجات طب الأسنان القائمة على البوليمر ، وزيادة تمويل الأبحاث لطباعات الأسنان ثلاثية الأبعاد في الولايات المتحدة الأمريكية.
وعلى الرغم من أن أطباء الأسنان يستطيعون القيام بإجراءات طب الأسنان بدقة وفعالية كبيرة، مع تقليل الأخطاء إلى الحد الأدنى تزامنًا مع التقدم التكنولوجي الهائل، فإن التكلفة العالية للمواد والبرامج المستخدمة لتشغيل طباعات الأسنان ثلاثية الأبعاد تُعد بمثابة عائق رئيس لنمو السوق.
ختامًا، من المتوقع أن تتوسع سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد للأسنان في آسيا والمحيط الهادئ بمعدل نمو سنوي مركب مرتفع يبلغ 8.12% من عام 2021 إلى عام 2030، بسبب ارتفاع عدد المرضى المسنين.
6 اتجاهات رئيسة في طباعة الرعاية ثلاثية الأبعاد عام 2021
سلطت جائحة "كوفيد-19" الضوء على أهمية إعادة تصور وتشكيل الرعاية الصحية، وتتزايد الآمال في أن يكون عام 2021، انتقالًا أكثر توجهًا لمستقبل يستخدم فيه التقنيات المبتكرة إلى أقصى إمكاناتها.
وفي خضم هذه التقنيات هناك بعض الاتجاهات الرئيسة للطباعة ثلاثية الأبعاد التي من شأنها إحداث تغيرات في مجال الرعاية الصحية، وهي كالآتي:
أولًا: تطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد الأوسع في مجال الرعاية الصحية
أدى النقص في مواد الرعاية الصحية الأساسية بسبب تعطل سلاسل التوريد الناجم عن تداعيات جائحة "كوفيد-19"، إلى زيادة الوعي بقيمة امتلاك إمكانات الطباعة ثلاثية الأبعاد فيما يتعلق بالرعاية الصحية.
ومن المرجح أن يؤدي الاحتياج المُلح - باعتباره القوة الدافعة للاختراع - إلى توسيع استخدام تطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد. وإعادة تخصيص الموارد حسب الحاجة، مثل تحويل التركيز من طباعة النماذج التشريحية للتخطيط الجراحي إلى طباعة معدات الحماية الشخصية.
ثانيًا: الاتصال الرقمي والتعاون عن بُعد
تزامنًا مع ترسخ التباعد الاجتماعي في الحياة اليومية، أصبحت الطرق الجديدة للتواصل بشكل فعال ضرورية أكثر من أي وقت مضى، وسيؤدي تسارع الرقمنة إلى زيادة الطلب على الرعاية الصحية عن بُعد، وستصبح التقنيات الرقمية للتواصل بين الأطباء، والمرضى، وأماكن الرعاية، والمختبرات الافتراضية ثلاثية الأبعاد ضرورية، وستكون الحواجز التي تحول دون اعتمادها على نطاق واسع أقل بكثير مما كانت عليه في الماضي.
ثالثًا: تعزيز أنشطة الطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنيات الواقع الافتراضي والمدمج
كانت التقنيات المتقدمة مثل الواقع الافتراضي والواقع المعزز مقتصرة على ألعاب الفيديو، ولكنها تكتسب الآن أهمية في الممارسة السريرية كمكمل لتطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد. وتم تعزيز إمكاناتهم عبر التقدم في قدرات الأجهزة وتوافر الأجهزة ذات الأسعار المقبولة، ومن المؤكد أن ذلك سيعزز تبني التقنيات ليس فقط لتصور الحالات السريرية وأغراض التدريب، ولكن يمكنها أيضًا مساعدة الجراحين في غرفة العمليات.
ستجلب خصائص التصوير المتقدم التواصل والتعاون إلى مستوى جديد، ويكمل الواقع الافتراضي الطباعة ثلاثية الأبعاد كحل أسرع ومنخفض التكلفة للتخطيط والتعاون عن بُعد.
رابعًا: زيادة أهمية "نظام إدارة الجودة"
سيتم تطبيق لائحة الأجهزة الطبية الجديدة (MDR) في الاتحاد الأوروبي بالكامل اعتبارًا من مايو 2021. عبر الدول الأعضاء في الاتحاد الأوروبي، وبموجب هذا سيتمكن مصنعوالطباعات ثلاثية الأبعاد في نقطة الرعاية (Point-of-Care 3D) من العمل في ظل الإعفاء من المادة الخامسة من لائحة الأجهزة الطبية الجديدة التي تنطوي على عدة شروط، منها شرط يقتضي بأن يتم استخدام الأجهزة الطبية المطبوعة فقط داخل الكيان القانوني الذي تم إنشاؤها فيه، لكن مع اللائحة الجديدة يكفي أن يكون لدى المستشفى نظام إدارة جودة مناسب (QMS) مطبق فعليًّا.
خامسًا: الطباعة ثلاثية الأبعاد في مجال العناية السريرية
مهد التحديث لمعيار "التصوير الرقمي والاتصالات في الطب" (DICOM) الطريق ليشمل ملفات "مكتبة القوالب المعيارية" (STL) و(OBJ)، وأصبح من الممكن أرشفة ملفات الطباعة ثلاثية الأبعاد واسترجاعها بسهولة في أرشفة الصور وأنظمة الاتصالات (PACS) بالمستشفيات، وهو ما يتيح إمكانية التتبع بسهولة؛ حيث يسهل ربط ملفات التصوير ثلاثي الأبعاد بالسجلات الطبية للمرضى.
سادسًا: توسيع نطاق الوصول إلى الطباعات ثلاثية الأبعاد
تتحسن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على نحو مستمر، ولا يركز مصنعو الطباعة ثلاثية الأبعاد جهودهم على رفع الجودة فحسب، بل يسعون أيضًا لجعل أجهزتهم في المتناول؛ ونتيجة لذلك أصبح الوصول إلى الطباعات ثلاثية الأبعاد عالية الجودة والطبية أكثر سهولة.
وتعد طباعات (Form 3BL)، و(J55) التي توفرها شركة "فورمالابس" (Formlabs)، و"ستراتاسيس" (Stratasys) مثالًا على ذلك؛ حيث تتيح طباعة (Form 3BL) الطباعة ثلاثية الأبعاد بكميات كبيرة بأقل قدر من التدخل البشري. وتُعد (J55) ميسورة التكلفة ومتداولة في المكاتب بشكل كبير، كما تتيح الطباعة بالألوان الطبيعية.
كوفيد-19 وإجراءات التخفيف من آثاره باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد
أسهمت الطباعة ثلاثية الأبعاد في كبح أعداد الإصابة بجائحة "كوفيد-19" بالرغم من كثرتها، فقد دفعت الأنماط الجديدة من التدابير الاحترازية، مثل تجنب التباعد الاجتماعي، الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى الاستجابة الفورية لتوفير الأجهزة الطبية في جميع البلدان.
وفي هذا السياق، أنتجت شركة "سينوفا" (sinnova) للطباعة الثلاثية الأبعاد، صمامات تهوية ميكانيكية لمساعدة المرضى المصابين بالجائحة على التنفس بشكل أفضل.
تشمل الأنواع الأخرى من العناصر المطبوعة ثلاثية الأبعاد صمامات "فنتوري" (Venturi) لتوفير الأكسجين بالاقتران مع أقنعة التنفس بمعدلات تدفق منخفضة، وأقنعة الوجه وحافظات الأذن، وأجزاء إعادة التهيئة للأجهزة الطبية، وغرف العزل، وأجهزة التنفس الصناعي.
وتزامنًا مع بداية تفشي الجائحة في البرازيل، عمل مركز الأبحاث في البلاد بالشراكة مع فريق متطوع متعدد التخصصات من منظمة غير حكومية شكلها أطباء، ومهندسون، ومصممون، وفنيون، لإنتاج أقنعة الوجه و"صمامات شارلوت" – وهي ضغط مجرى الهواء الإيجابي - وتم استخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد في الحالتين، وحققت نموذجًا محسنًا، تم اختياره بعد ذلك للإنتاج بالجملة.
ختامًا، أثبتت الطباعة ثلاثية الأبعاد أنها أداة قوية للإنتاج اللامركزي، والتكيف المرن والمتعدد الاستخدامات مع تعاون قوي بين البلدان، ووصل اتجاه المصادر المفتوحة، ومشاركة بيانات التصميم إلى مستوى جديد؛ حيث يفضل المصنعون، والجامعات، والشركات، والأفراد مشاركة الرفاهية بدلًا من المصالح الفردية في هذا المجال.
توفير الأدوية وفقًا للخصائص الشخصية مع الطباعة ثلاثية الأبعاد
يستخدم الطب المخصص تكنولوجيا تصنيع جديدة لإنتاج أقراص تحتوي على جرعات دقيقة وتركيبات دوائية مصممة خصيصًا للمرضى الفرديين. وهذا من شأنه أن يسمح للمرضى بالحصول على أقصى فائدة من الأدوية مع الحد الأدنى من الآثار الجانبية.
لذا، يمكن تصنيع الأدوية المخصصة لتلبية الاحتياجات الفردية للمرضى في المستقبل؛ حيث يقوم باحثون في جامعة "إيست أنجليا" (UEA) بالنظر في التكنولوجيا الخاصة بصنع أقراص الدواء من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد.
يُعد بحث الطباعة الصيدلانية ثلاثية الأبعاد مجالًا بحثيًا جديدًا تطور بسرعة في السنوات الخمس الماضية، وتتطلب الطباعة ثلاثية الأبعاد الأكثر شيوعًا طرقًا معقدة لمعالجة الدواء قبل إنتاجه.
ويدرس فريق جامعة "إيست أنجليا" طريقة طباعة ثلاثية الأبعاد مطورة حديثًا يمكنها إنتاج أقراص دوائية مسامية بسرعة دون تعقيد، وأظهرت النتائج أنه من خلال تغيير حجم مسام القرص، يمكن تنظيم سرعة تسرب الدواء من القرص إلى الجسم.
ختامًا، ستكون هناك حاجة إلى مزيد من البحث من أجل استخدام المسامية لصنع الجرعة المخصصة، وتحديد مواعيد تكرار الجرعات (أي مرة واحدة يوميًا أو مرتين يوميًا) من الدواء وفقًا لاحتياجات كل مريض، واستخدام هذا المبدأ لتصنيع عدة أدوية في حبة بولي واحدة يومية للمرضى الذين يعانون من أمراض مزمنة.
IBM وRicoh Partner يُوفران النماذج الطبية المطبوعة ثلاثية الأبعاد
أطلقت شركة الاستشارات التقنية "آي بي إم“ (IBM)، فرع الرعاية الصحية، أحدث إصدار من (IBM iConnect Access)، وهي منصة تبادل الصور الطبية والتشخيصية للشركة.
بعد أن دخلت "آي بي إم" مؤخرًا في شراكة مع شركة الخدمات الرقمية "ريكو“(Ricoh USA)، قامت "آي بي إم" بدمج أساس ميزة الطباعة ثلاثية الأبعاد المستقبلية في نظامها المُحدث، وعليه، سيتمكن مستخدمو (IBM iConnect Access) من طباعة "نماذج تشريحية" ثلاثية الأبعاد واقعية باستخدام بيانات التصوير الطبي للمريض مباشرةً من النظام الأساسي نفسه.
تعتبر "النمذجة التشريحية" أحد التطبيقات الأكثر رسوخًا للطباعة ثلاثية الأبعاد في مجال الرعاية الصحية، وهناك عدد من منتجات البرامج المصممة لهذا الغرض في السوق.
قامت (Realize Medical)، وهي شركة متخصصة في تصوير وإنتاج وتطوير تطبيقات الواقع الافتراضي (VR) متخصصة في النمذجة الطبية ثلاثية الأبعاد، بالشراكة مع الشركة المصنعة للأجهزة الطرفية "لوجيتك" (Logitech) لتوفير منصة قائمة على تطبيقات الواقع الافتراضي، لرسم النماذج الطبية ثلاثية الأبعاد وتحريرها. ويمكن أيضًا تصدير النماذج كملفات خام ثلاثية الأبعاد؛ مما يعني أنه يمكن طباعتها ثلاثية الأبعاد أو تصورها رقميًا في "تطبيقات الطرف الثالث".
ختامًا، تهدف الميزة الشاملة المُطورة بشكل مشترك إلى جعل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد أكثر سهولة لقطاع الرعاية الصحية، إضافة إلى تبسيط عملية إنشاء نماذج تشريحية مطبوعة ثلاثية الأبعاد، وفقًا للشركاء.
"الطحالب" صديقة للبيئة.. هل تصبح مستقبل الموضة؟
استخدم بعض الباحثين الطحالب الحية لأول مرة في طباعات ثلاثية الأبعاد؛ بهدف إخراج تقنية جديدة للطباعة الحيوية، تعتمد على مواد حيَّة متينة ومرنة ومُصنَّعة ضوئيًا. كما أفاد الباحثون في مجلة "آدفنسيد فانكشين ماتيريال" (Advanced Functional Materials) العلمية بأن لتلك المادة تطبيقات متنوعة في قطاعات الطاقة، والخدمات الطبية، والأزياء.
اكتسبت تلك المادة شعبية كبيرة خلال السنوات الأخيرة؛ حيث يدرك العلماء أن المواد الأكثر قوة هي في الغالب تلك التي تحاكي الطبيعة. ومن جانبها، أكدت "آن ماير" (Anne Meyer)، أستاذة علم الأحياء في جامعة "روتشستر" (Rochester) الأمريكية، أن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد أظهرت فعَّاليتها في تصنيع المواد الحيَّة التي لها العديد من الفوائد، خاصة أنها صديقة للبيئة.
وأضافت "ماير" أن المواد الحيَّة التي تعمل بالتمثيل الضوئي تشكل خطوة كبيرة إلى الأمام في هذا المجال، لأنها أول مثال على مادة تعمل بالتمثيل الضوئي، ومصممة هندسيًا، وقوية فيزيائيًا بما يكفي؛ لنشرها في تطبيقات العالم الحقيقي، وأكدت أنها استخدمت هي وفريقها البحثي البكتيريا لتطوير مواد مهمة صناعيًّا مثل الصدف الاصطناعي، والجرافين.
لتكوين مواد التمثيل الضوئي، بدأ الباحثون بـ"سليلوز بكتيري"(Bacterial Cellulose) غير حي، وهو مركب عضوي تفرزه البكتيريا، يتميز بمرونته وصلابته وقدرته على الاحتفاظ بشكله، حتى عند الالتواء أو التكسير.
يشبه "السليلوز البكتيري" الورق الموجود في الطابعة، بينما تعمل الطحالب الدقيقة كالحبر. وتجدر الإشارة إلى أن "ماير" وزملاءها استخدموا طباعة ثلاثية الأبعاد لإيداع الطحالب الحية في السليلوز البكتيري.
نتج عن الجمع بين المكونات الحية (الطحالب الدقيقة) وغير الحية (السليلوز البكتيري) مادة فريدة تتميز بجودة التمثيل الضوئي للطحالب وقوة السليلوز البكتيري، وهذه المادة صلبة ومرنة وبسيطة، وصديقة للبيئة، وقابلة للتحلل الحيوي والتطوير في الوقت نفسه.
ومن الجدير بالذكر أن طبيعة المادة الشبيهة بالنباتات تعني أن بإمكانها استخدام التمثيل الضوئي لتغذية نفسها على مدى فترات عديدة، كما أنها قابلة للتجديد؛ حيث يمكن زراعة عينة صغيرة من المادة في الموقع لصنع المزيد من المواد.
ختامًا، أشار المقال إلى أن تلك الملابس المصنوعة من الطحالب ستقوم بتنقية الهواء عن طريق إزالة ثاني أكسيد الكربون من خلال عملية التمثيل الضوئي، كما أنها لن تحتاج إلى الغسيل كثيرًا مثل الملابس التقليدية، وهو ما من شأنه أن يقلل كمية المياه المستخدمة، ويدفع بمشاركة تلك الملابس عبر جميع أنحاء العالم بسهولة.
هل الطباعة ثلاثية الأبعاد تُعدُّ السبيل لصناعة موضة مُستدامة؟
حظيت صناعة الملابس بالاهتمام لسنوات طويلة؛ نظرًا لما ينتج عنها من عدة إشكالات يتبلور أهمها في التأثير السلبي للإنتاج السريع والرخيص للملابس على البيئة، وزيادة معدلات التلوث الناجمة عنها، والكميات الكبيرة المستعملة من المياه، والنفايات الصعب التخلص منها، فضلًا عن الطريقة التي يتم من خلالها التعامل مع عمال المصانع.
فعلي سبيل المثال، عندما انهار مصنع نسيج "رانا بلازا" (Rana Plaza) ببنجلاديش، قبل ثماني سنوات، والذي أودى بحياة أكثر من ألف عامل بطريقة مأساوية، طرح الأفراد مجموعة من التساؤلات حول منشأ الملابس، ومن يصنعها، والكميات المطلوبة منها، بالإضافة إلى الظروف التي يتم فيها صناعة تلك الملابس.
وفي أعقاب ذلك، ظهرت العديد من الحملات والمبادرات؛ منها ما يعرف بـ "أسبوع ثورة الموضة" (Fashion Revolution Week)، وهي حركة عالمية تطالب بإصلاحات متعددة في مجال صناعة الموضة، مع التركيز على المزيد من الشفافية، وتوضيح خطوات صناعة الملابس بدءًا من التصنيع وصولًا إلى التوزيع.
ولكن على الرغم من العدد الكبير لحملات التوعية في مجال الموضة، فإن الطريق لا يزال طويلًا، فمن المُتوقع أن تبلغ قيمة صناعة الأزياء العالمية 43 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2029 (مقارنة بـ 36 مليار دولار أمريكي عام 2019).
وقد يؤدي ذلك إلى زيادة الضغط على العمالة الرخيصة؛ لذا توصلت العديد من العلامات التجارية الكبرى إلى عمليات جديدة لتغيير أو تحسين نماذج الإنتاج الخاصة بها؛ بغية جعل أعمالها أكثر استدامة.
وعلى الرغم من أن التقنيات التكنولوجية المُبتكرة أحدثت اضطرابًا في قطاع صناعة الملابس لسنوات، لم يكن واضحًا إذا كان التصنيع الرقمي سيقوم بدور هائل في التحول نحو عمليات إنتاج ومواد وصبغات أفضل في المستقبل.
جدير بالذكر أن تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد تمتلك القدرة على التصنيع المستدام، وإعادة تدوير المواد الصديقة للبيئة، وهذا بلا شك المجال الذي ينبغي أن تستمر الصناعة في التوجه نحوه، إذا كانت العلامات التجارية تريد تحسين إنتاج وتوزيع السلع.
تستخدم العلامات التجارية الكبرى مثل "يونكلو" (Uniqlo)، و"شيما سيكي" (Shima Seiki) في اليابان تقنية التصنيع الرقمي لطباعة الملابس الكاملة بسلاسة.
ختامًا، ابتكرت شركة "ويكي فاكتوري" (Wiki factory) أيضًا مواد صديقة للبيئة، وسهلة التصنيع، وبتكلفة منخفضة، سواء تم التصنيع عن طريق تقسيم التصاميم ثلاثية الأبعاد لها إلى طبقات صغيرة جدًا باستخدام البرامج الحاسوبية، أو من خلال الجلود البيئية المستدامة التي تم إنشاؤها من نفايات البرتقال، أو ملحقات التكنولوجيا القابلة للارتداء.
استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لصنع مجوهرات مستدامة خالية من النفايات
يمكن إرجاع فكرة الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى ثمانينيات القرن التاسع عشر على يد علماء الرياضيات والمهندسين، والتي سرعان ما اكتسبت زخمًا في منتصف ثمانينيات القرن العشرين، وكان تصميم النماذج الأولية هو الغرض الأساسي منها خلال تلك الفترة، ليكتشف الأشخاص بعد ذلك طرقًا أخرى للاستفادة من هذه الطباعة خلال العقود القليلة الماضية.
تشمل الأسواق الرئيسة المحددة للطباعة ثلاثية الأبعاد المنتجات الاستهلاكية؛ مثل: الملابس، والمجوهرات، والمكونات الطبية، والقوالب المخصصة لصناعة الأسنان، والنقل، والمعادن المختلفة، فضلًا عن تصميم وبناء المباني بأكملها، وفي هذا الصدد تمكنت الطباعة ثلاثية الأبعاد من إعادة تعريف سلاسل التوريد الخاصة بتلك المجالات.
هناك مجموعة متنوعة من تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد المتاحة لصنع المجوهرات بما في ذلك البلمرة الخفيفة، والمواد الحبيبية الملزمة والقائمة على البثق للتصنيع الإضافي، وهي تقنية مبتكرة أصبحت متاحة بشكل متزايد للفنانين، والمصممين، والمستهلكين.
جدير بالذكر أن هناك أنواعًا أخرى من الطباعة ثلاثية الأبعاد تستخدم لصناعة المجوهرات، منها؛ الطباعة الحجرية المجسمة، و"معالجة الضوء الرقمية" (Digital Light Processing, DLP)، والتلبيد بالليزر أو الصهر بالليزر ، ونفث الحبر ، و"التصفيح الانتقائي للترسيب" (Elective Deposition Lamination)، وذوبان شعاع الإلكترون (Electron Beam Melting, EBM).
§ختامًا، مكنت الطباعة ثلاثية الأبعاد المصممين من تصميم الأزياء المختلفة، والمجوهرات حسب طلب الشخص، بالاستعانة بالموارد المصنوعة من مواد صديقة للبيئة.
إلى أي مدى يمكننا طباعة ملابسنا بأنفسنا؟
بدلًا من شراء الملابس من المتاجر، قد نقوم بتنزيل ملفات رقمية من تطبيقات بائعي التجزئة لطباعة الملابس في المنزل بعد ذلك؛ حيث تُعدُّ القدرة على تصميم ملابسك وطباعتها وإعادة تدويرها - كل ذلك باستخدام طابعتك الشخصية ثلاثية الأبعاد - خطوة أساسية نحو مستقبل أزياء أكثر استدامة.
باستخدام مجموعة من المواد الخام، يمكنك طباعة مظهرك الجديد حسب رغبتك، فعندما تمل من ملابسك القديمة، من الممكن أن تقوم بإنشاء مجموعة جديدة من الملابس، وهو ما سيقلل من إهدار الموارد إلى الحد الأدنى.
بالإضافة إلى تقليل تقليل نفايات المواد، يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أن تقلل بشكل كبير عدد الحيوانات التي يتم ذبحها للحصول على الجلود؛ حيث تم ذبح نحو 59 مليون حيوان عام 2018 في الولايات المتحدة الأمريكية وحدها.
كما يمكن أيضًا تخفيف التأثير الضار لصناعة النسيج على الأراضي الزراعية والحياة البرية والأشخاص المحيطين. فضلًا عن الكمية الهائلة من المياه التي يمكن الحفاظ عليها، ووفقًا لبيانات "البنك الدولي" (World Bank) يتطلب صنع بنطلون من الجينز 3.781 لترات من الماء، بدءًا من إنتاج القطن وحتى تسليم المنتج النهائي إلى المتجر.
ختامًا، هناك بعض الآراء التي ترى أن الطباعات ثلاثية الأبعاد مكلفة للغاية، وتبلغ قيمتها آلاف الدولارات الأمريكية، فضلًا عن أنها تتطلب خبرة حاسوبية متقدمة. ناهيك عن استخدامها البلاستيك لإتمام عملية الطباعة، والذي يمكن أن يكون ضارًا للغاية، بيد أن يمكن الرد على ذلك بأن التكنولوجيا تتقدم بوتيرة سريعة؛ مما يشجع الخبراء الذين يعتقدون أن هناك إمكانات هائلة للطباعة ثلاثية الأبعاد غير موجودة في التصنيع التقليدي.
الطباعة ثلاثية الأبعاد (3D printing)
بدأت الطباعة ثلاثية الأبعاد كفكرة أساسية لتسريع تطوير المنتجات الصناعية من خلال نماذج أولية أكثر سرعة، وينسب إلى المهندس "تشاك هال" (Chuck Hull) اختراع الطباعة ثلاثية الأبعاد عبر جهاز الطباعة الحجرية (SLA) ، الحاصل على براءة اختراع في عام 1984.
تُعدُّ الطباعة ثلاثية الأبعاد عملية تصنيع يتم فيها بناء أشكال ثلاثية الأبعاد عن طريق ترسيب ودمج طبقات ثنائية الأبعاد من البوليمرات الضوئية المعالجة (Photopolymer)، أو اللدائن الحرارية المبثوقة (michael potts)، أو المعادن الملحومة (welded metal)، أو المعادن المنصهرة (Molten Metal).
ومن منظور الشخص العادي، فالطباعة ثلاثية الأبعاد هي بمثابة طريقة جديدة لصنع الأشياء تختلف تمامًا عن الطريقة التقليدية، وعادةً ما تكون سريعة جدًا، ومنخفضة التكلفة، ويمكنها إنشاء أشكال هندسية أكثر تعقيدًا مما كان ممكنًا في السابق، و يتم استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع في الصناعات الهندسية، وكذلك في الطب، والتعليم، والهندسة المعمارية، والترفيه.
تجدر الإشارة إلى أن عملية الطباعة تتم من خلال رص طبقات المادة الخام فوق بعضها البعض حتى يكتمل شكل المجسم المطلوب، ويوجد ثلاثة أنواع من الطباعات ثلاثية اﻷبعاد، وهي: الطباعات الضوئية، طباعات الليزر، طباعات "الثرموبلاستيك" أو البناء بالترسيب المنصهر وهي اﻷكثر انتشارًا.
تُعرف الطباعة ثلاثية الأبعاد أيضًا باسم التصنيع الإضافي، إلا أن المصطلحين يتم استخدامهما في سياقات ودلالات مختلفة تمامًا؛ حيث ترتبط الطباعة ثلاثية الأبعاد عادةً بثقافة المصنِّعين والهواة والطباعات المكتبية الصغيرة وتقنيات الطباعة الرخيصة والمواد منخفضة التكلفة مثل مادة "أكريلونتريل بوتادين ستايرين" (ABS)، ومادة "حمض اللبنيك" (Polylactic acid) الأمر الذي أسهم في زيادة انتشارها منذ عام 2009.
§على الجانب الآخر، يتم استخدام مفهوم التصنيع الإضافي أو ما يُعرف اختصارًا بـAM) ) في البيئات المهنية والمتخصصة ويرتبط غالبًا بالتطبيقات التجارية والصناعية. بالإضافة إلى ذلك فإن التصنيع الإضافي هو الأفضل للأحجام الصغيرة شديدة الدقة والتصاميم المعقدة والأمور التي تتطلب سرعة في الإنجاز.
البروز (Overhang)
البروز (Overhang) في الطباعة ثلاثية الأبعاد عبارة عن أشكال هندسية تمتد إلى الخارج، ويصعب طباعتها، وبالتالي ينبغي عدم احتواء النموذج ثلاثي الأبعاد على أعداد كبيرة من البروزات من دون وجود أيّة أجزاء داعمة أسفلها.
ينبغي ألا تتجاوز زاوية البروز 45 درجة، وذلك للتأكد من أن كل طبقة متصلة بالطبقة التي تليها، وهذا يعني أنه عند 45 درجة، تتم طباعة النموذج ثلاثي الأبعاد جيدًا لأن كل طبقة تتصل بنسبة 50% تقريبًا مع الطبقة الموجودة أسفلها.
على الجانب الآخر، إذا تجاوز البروز زاوية 45 درجة، قد تواجه الطباعة ثلاثية الأبعاد بعض المشكلات مثل؛ تدلي خيوط الشعيرات، وهذه الخيوط المتدلية عُرضة للتشابك، والتعقد، والتساقط.
وعليه، يمكن تجنب البروز الذي يزيد على 45 درجة، من خلال؛ ضبط الطباعة ثلاثية الأبعاد، للتأكد من أنها جاهزة لطباعة الأجزاء المُعلقة، وتنظيف فوهة الطباعة، واستبدال لوحة التصميم وفحص جميع الزوايا والأركان.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن تجنب مشكلة البروز أيضًا من خلال؛ التغيير والتبديل في إعدادات التقطيع عن طريق؛ تقليل سرعة الطباعة ودرجة حرارتها، وتقسيم النموذج إلى أجزاء متعددة وطباعته بشكل منفصل، لأنه إذا كان النموذج ثلاثي الأبعاد يحتوي على بروزات معقدة، فإن تقسيمه إلى عدة أجزاء يمكن أن يجعل عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد أسهل.
ختامًا، يُعد استخدام الهياكل الداعمة حلًا بسيطًا للتغلب على البروز الذي يتجاوز 45 درجة، هذه الدعامات عبارة عن هياكل إضافية تتم طباعتها لتجنب انهيار بعض الأجزاء.
التجسير (Bridging)
يشير مفهوم التجسير (Bridging) إلى ظهور انحناء بسيط أثناء طباعة الجسور فوق مساحة فارغة بين مجسمين ممتلئين، وكلّما كانت مساحة امتداد الجسر بين المجسمين أكبر، ازداد احتمال سقوطه نحو الأسفل عندما تبرد الأسلاك المنصهرة.
وعليه، فإن التجسير في نماذج الطباعة ثلاثية الأبعاد، يجعل المنتج النهائي غير متساوٍ أو غير مستقيم، وتجدر الإشارة إلى أن الضغط على طرفي الخيط يمنعه من الانهيار، بمعنى آخر، إذا كان الجسر أطول، فسيكون عُرضة للانهيار، بينما إذا كان الجسر قصير، فهناك فرصة أكبر لتجنب الانهيار.
ومن بين أحد الطّرق التي تساعد على تجنّب التّجسير هي أخذ اتّجاه النّموذج بعين الاعتبار أثناء طباعته، كما هو الحال مثلًا عند تصميم طاولة صغيرة مستطيلة الشكل؛ حيث إن طباعتها عاموديًّا، تؤدي إلى حدوث مشكلات تتعلق بالتّجسير وذلك عند قيام الطّباعة بتشكيل سطح الطّاولة، في حين أن طباعتها رأسيًا، لا تنتج عنها أيّة مشكلات.
علاوة على ذلك، يمكن التغلب على مشكلة التجسير أيضًا من خلال؛ زيادة التبريد لتحسين إمكانات الجسر؛ لان انخفاض سرعة مروحة الطابعة، سوف يُغرق الفتيل في البلاستيك المصهور، وبالتالي ينبغي تشغيل المروحة بسرعة 100% ومراقبة أيّة تحسينات في الجسر.
ختامًا، يمكن أن تؤثر زيادة سرعة الطابعة على جودة الجسر، لأنه إذا كانت فوهة الطباعة تتحرك بسرعة كبيرة، فلن يكون هناك وقت للالتصاق بالطبقة السابقة وسد الفجوة، ولمنع حدوث ذلك يمكن تقليل سرعة الطابعة إلى 10 مم/ ثانية.
المضلعات (polygons)
تُعد المضلعات (polygons) مهمة في إنشاء العديد من أنواع النماذج ثلاثية الأبعاد، وتُستخدم على نطاق واسع في تطوير المحتوى ثلاثي الأبعاد للتأثيرات المتحركة في الأفلام، وألعاب الفيديو التفاعلية.
فالمضلعات عبارة عن أشكال مستقيمة الجوانب (3 جوانب أو أكثر)، محددة بنقاط ثلاثية الأبعاد تُسمى "رؤوس"، والخطوط المستقيمة التي تربطها تُسمى "حواف"، وتسمى المنطقة الداخلية للمضلع "الوجه"، وبالتالي فإن الرؤوس والحواف والأوجه هي المكونات الأساسية للمضلعات التي يتم من خلالها تحديد المضلعات وتعديلها.
عند صنع نموذج باستخدام المضلعات، فعادةً ما يتم استخدم مضلعات ثلاثية الجوانب تُسمى مثلثات، أو مضلعات رباعية الأضلاع، تسمى الأشكال الرباعية "كواد" (quads)، ويمكن أيضًا إنشاء المضلعات بأكثر من أربعة جوانب، لكنها ليست شائعة الاستخدام.
تجدر الإشارة إلى أنه عادةً ما يُطلق على المضلع الفردي مصطلح "الوجه"، ويتم تعريفه على أنه المنطقة التي يحدها ثلاث أو أكثر من الرؤوس والحواف المرتبطة بها، وعندما يتم توصيل العديد من الأوجه معًا، فإنه يترتب على ذلك إنشاء شبكة من الأوجه تٌسمى "شبكة المضلع" (يشار إليها أيضًا باسم الشكل متعدد الأضلاع).
ختامًا، يمكن أيضًا أن تتكون شبكة المضلع من عدة مجموعات منفصلة من المضلعات المتصلة تسمى الأصداف، كما يُشار إلى الحواف الخارجية للشبكة أو الغلاف باسم "حواف الحدود".
معرض ومؤتمر الطباعة ثلاثية الأبعاد في باريس
بعد تأجيل معارض التصنيع الإضافي في أعقاب تفشي جائحة "كوفيد-19"، قرر منظمو المؤتمر والمعرض الفرنسي للطباعة ثلاثية الأبعاد تأجيل نسخة المؤتمر لعام 2021 التي كان من المقرر إقامتها في شهر يونيو الجاري في مدينة "ليون" الفرنسية لتقام بدلًا من ذلك خلال شهر أكتوبر المقبل في مدينة "باريس".
سيُعقد المؤتمر خلال الفترة من 20 إلى 21 أكتوبر 2021، في قصر المؤتمرات الشهير (Palais des Congrès) بمدينة "باريس"؛ وذلك لمناقشة الفرص والتحديات الجديدة في مجال التصنيع الإضافي والطباعة ثلاثية الأبعاد، وسُتقام النسخة القادمة من المؤتمر لعام 2022في مدينة "ليون" خلال الفترة من 5 إلى 7 أبريل 2022.
أعلن المؤتمر عن حضور 150 عارضًا، و 80متحدثًا، وإتاحة 45 جلسة وورشة عمل، فهو بمثابة تجمع لمتخصصي التصنيع الإضافي، والطباعة ثلاثية الأبعاد حول العالم في مجالات مختلفة، أبرزها؛ الطيران، والسيارات، والرعاية الطبية، والإلكترونيات، والبناء، وصناعة المجوهرات، والرياضة، والتعبئة والتغليف.
بالإضافة إلى ذلك، يقدم المؤتمر رؤية عالمية عن أحدث تقنيات التصنيع الإضافي والعديد من الابتكارات الحديثة، وذلك من خلال عقد الجلسات بقيادة مفكرين وخبراء ملهمين، ومن المزمع أن يشارك في تلك الجلسات ما يقرب 300 شركة عارضة، كما يوفر المؤتمر منصة دولية لتبادل الخبرات القيّمة والتعرف على كبار الخبراء.
ختامًا، سيمنح المؤتمر "كأس الطباعة ثلاثية الأبعاد" (3D PRINT Trophy) لأحدث الإنجازات الصناعية التي تستخدم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع الإضافي، بالإضافة إلى ذلك سيمنح جائزة الابتكار (Innovation Trophy) لأكثر الآلات والمواد والبرامج ابتكارًا.
المؤتمر الدولي لتقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد والطباعة الرقمية في القاهرة
سيُعقد المؤتمر الدولي لتقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد، والطباعة الرقمية خلال الفترة من 14-13 ديسمبر 2021 في مدينة "القاهرة"، ويهدف المؤتمر إلى الجمع بين كبار العلماء الأكاديميين والباحثين لتبادل خبراتهم، ونتائج أبحاثهم حول تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد، والطباعة الرقمية.
يوفر المؤتمر منصة متعددة التخصصات للباحثين والممارسين والمعلمين؛ لتقديم ومناقشة أحدث الابتكارات والاتجاهات والاهتمامات، والتحديات العملية التي تمت مواجهتها، مع طرح الحلول المعتمدة في مجالات تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد والطباعة الرقمية.
ستتم مراجعة فعاليات ومواد المؤتمر من قِبل عدد من الكيانات العلمية على المستوى الدولي؛ منها: مجلة "أوبن ساينس إندكس" (Open Science Index)، ومحرك البحث العلمي "جوجل سكولار" (Google Scholar)، ومشروع "سيمانتك سكولر" (Semantic Scholar) للذكاء الاصطناعي، وموقع "زينودو" (Zenedo)، والبرنامج الأوروبي للبنية التحتية المفتوحة للعلوم (Open AIRE)، ومحرك البحث العلمي "بيز" (BASE)، والفهرس العالمي "وورلد كات" (WorldCAT)، وخدمة "شيربا/روميو" (RoMEO/ Sherpa) التي تتيح الوصول المفتوح إلى المجلات الأكاديمية.
يُعد المؤتمر الدولي لتقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد والطباعة الرقمية بمثابة المنتدى الرئيس متعدد التخصصات الذي يعرض التطورات والأبحاث الجديدة حول تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد، والطباعة الرقمية، وسيناقش المؤتمر عددًا من الموضوعات المهمة؛ منها: التميز في مجالات الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتكنولوجيا التصنيع الإضافي، ماهية المواد المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد، وفوائد وتحديات الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتأثير تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على الصناعات التحويلية، وتكنولوجيا المستقبل للطباعة ثلاثية الأبعاد.
ختامًا، ووفقًا للتصريحات المُعلنة، فالجهة الرئيسة المنظمة للمؤتمر هي "الأكاديمية العالمية للعلوم والهندسة والتكنولوجيا" (World Academy of Science, Engineering and Technology)، وهي منظمة اتحادية مكرسة لجمع عدد كبير من الأحداث العلمية المتنوعة لعرضها ضمن فعاليات المؤتمرات.
المؤتمر والمعرض الدولي للطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع الإضافي
سيُعقد الملتقى والمعرض الدولي للطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع الإضافي في مدينة "فالنسيا" (Valencia) بإسبانيا خلال الفترة من 11 إلى 13 أكتوبر 2021، ويشارك فيه علماء، وأكاديميون، وباحثون من الشباب، ومندوبي أعمال، وطلاب من مختلف دول العالم.
يقدم الملتقى نظرة ثاقبة حول الأبحاث والإنجازات الحديثة المتطورة في مجال تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع الإضافي، ويكتسب المؤتمر اهتمامًا كبيرًا بفضل الحضور الهائل، والواسع للباحثين الشباب، والطلاب الموهوبين.
في السياق ذاته، يهدف الملتقى إلى الجمع بين مجموعة متعددة من الخبراء، والمهندسين؛ لتقديم وتبادل الأفكار المتعلقة بالطباعة ثلاثية الأبعاد وتكنولوجيا التصنيع الإضافي من خلال تقديم أوراق بحثية حول الموضوع؛ مما يجعل المناقشات والعروض التقديمية خلال المؤتمر أكثر تنافسية دوليًّا. يصل عدد المشاركين في الملتقى إلى 200مشارك من 35 دولة حول العالم، ويضم الملتقى 18جلسة سوف يناقش خلالها 16موضوعًا رئيسًا.
ختامًا، سيضم المؤتمر عددًا من المتحدثين البارزين؛ منهم: الدكتورة "لطيفة البنا" التي تخرجت من كلية طب الفم والأسنان بجامعة القاهرة، وحصلت على درجة الماجستير في تجميل الأسنان، ودرجة الدكتوراة في زراعة الأسنان باستخدام الحاسوب من جامعة الأزهر، وحاليًا هي عضو في اللجنة المنظمة للعديد من المؤتمرات الدولية، كما أنها عضو في هيئة تحرير العديد من المجلات الدولية، وتُعد رائدة في تطبيق مفهوم الهندسة العكسية في مجال طب الأسنان الرقمي.