م.م بنين صادق محمد علي
كلية التربية للعلوم الصرفة – قسم الرياضيات

تُعتبر الطباعة ثلاثية الأبعاد (Printing D3) واحدة من أبرز الابتكارات التكنولوجية في العصر الحديث، حيث تمثل قفزة نوعية في مجال التصنيع والتصميم والإنتاج. بدأت هذه التقنية في الثمانينيات كأداة مكلفة ومحدودة الاستخدام، لكنها سرعان ما تطورت وأصبحت متاحة على نطاق واسع، وبدأت تدخل في صناعات عديدة مثل الطب، الهندسة، الفضاء، البناء، وحتى الفن.

صورة 1: رسم توضيحي لمبدأ عمل الطابعة ثلاثية الأبعاد (رأس الطابعة، المادة الخام، الطبقات المتراكمة)
تاريخ الطباعة ثلاثية الأبعاد
ظهرت البدايات الأولى للطباعة ثلاثية الأبعاد في عام 1984، حينما طوّر تشاك هال تقنية تُعرف باسم التصنيع باستخدام الضوء المُعالج (SLA). وكانت تعتمد على تسليط أشعة فوق بنفسجية على مادة سائلة تتصلب عند تعرضها للضوء، ما يُمَكّن من تشكيل أجسام صلبة طبقة تلو الأخرى.
لاحقًا ظهرت تقنيات أخرى مثل FDM (النمذجة بالترسيب المنصهر) وSLS (التلبيد الانتقائي بالليزر)، مما أدى إلى خفض التكاليف وزيادة الدقة، وبالتالي انتشار هذه التقنية في العديد من المجالات.

صورة 2: مخطط زمني يوضح تطور تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد من 1984 إلى اليوم
كيف تعمل الطابعة ثلاثية الأبعاد؟
تعتمد الطابعة ثلاثية الأبعاد على مبدأ بسيط: إنشاء جسم ثلاثي الأبعاد عن طريق إضافة المادة طبقة فوق طبقة، بناءً على نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد يتم تصميمه باستخدام برامج متخصصة مثل TinkerCAD أو Fusion 360 أو Blender.
العملية الأساسية تمر بعدة مراحل:
⦁ تصميم النموذج ثلاثي الأبعاد (Model D3)
⦁ تحويل النموذج إلى صيغة STL أو OBJ
⦁ تقطيع النموذج إلى طبقات باستخدام برنامج Slicer
⦁ إرسال الملف للطابعة لبدء عملية الطباعة
⦁ تصنيع النموذج باستخدام مادة خام (بلاستيك، معدن، ريزن، إلخ)

صورة 3: تسلسل مرئي لخطوات التصميم والطباعة بدءًا من النموذج حتى الشكل النهائي
أنواع الطباعة ثلاثية الابعاد
النوع الاختصار الاستخدامات

التصلب الضوئي SLA المجوهرات، الأسنان، النماذج الدقيقة
ترسيب الانصهار FDM الاستخدامات المنزلية والتعليمية
التلبيد الليزري الانتقائي SLS الأجزاء الصناعية، النماذج الهندسية
الطباعة المعدنية DMLS الطيران، الفضاء، الطب الجراحي
التطبيقات العملية للطباعة ثلاثية الأبعاد
تشهد هذه التقنية استخدامًا متزايدًا في مجالات متعددة، أبرزها:
1. الطب
صناعة الأطراف الاصطناعية حسب مقاسات المريض بدقة.
تصنيع نماذج تشريحية لتدريب الجراحين.
طباعة أنسجة بيولوجية باستخدام خلايا حية (في مراحل البحث حالياً).
2. التعليم
توفير أدوات تعليمية مجسمة تساعد على الشرح والفهم.
تشجيع الطلبة على الابتكار من خلال تصميم ونمذجة أفكارهم.
3. البناء
طباعة منازل باستخدام إسمنت خاص، ما يقلل التكاليف ويقلّص وقت البناء من شهور إلى أيام.
4. الفضاء
وكالات مثل ناسا تستخدم طابعات ثلاثية الأبعاد لصناعة أدوات ومكونات في الفضاء لتقليل الحاجة للشحن من الأرض.
5. الفن والأزياء
تصميم مجوهرات وهياكل معمارية معقدة لا يمكن صنعها بالطرق التقليدية.

صورة 4: صور حقيقية لأطراف اصطناعية، مجسمات تعليمية، منزل مطبوع، ومجسم فني تمت طباعته
الطباعة ثلاثية الأبعاد في العالم العربي
رغم أن العالم العربي لا يزال في بدايات تبني هذه التقنية، إلا أن هناك مؤشرات إيجابية:
في الإمارات، تم طباعة أول مبنى مكاتب كامل بطابعة ثلاثية الأبعاد في دبي.
في السعودية، هناك مبادرات لتعليم الطباعة ثلاثية الأبعاد في الجامعات والمدارس.
في مصر والأردن، بدأت تظهر شركات ناشئة تُوظّف هذه التقنية في التصميم الصناعي والتعليم.
لكن التحديات لا تزال قائمة، مثل نقص الخبرات التقنية، وارتفاع تكاليف المواد والطابعات، وغياب الوعي المجتمعي حول إمكانيات الطباعة ثلاثية الأبعاد.

صورة 5: صور من مشاريع عربية: المبنى المطبوع في دبي، مبادرات تعليمية في السعودية
مستقبل الطباعة ثلاثية الأبعاد
يتوقع الخبراء أن تحدث الطباعة ثلاثية الأبعاد ثورة في طرق التصنيع والإنتاج، خصوصًا في ظل التوجه نحو الاستدامة والتحكم الذاتي بالإنتاج. من الممكن أن نشهد:
مصانع منزلية صغيرة تطبع الأدوات حسب الطلب.
تقنيات بيولوجية لطباعة الأعضاء البشرية.
مساكن صديقة للبيئة يتم إنشاؤها بسرعة وبتكلفة منخفضة.
الدور العربي في هذا المستقبل يعتمد على مدى استعداد الحكومات والمؤسسات التعليمية والصناعية لتبنّي هذه التكنولوجيا، وتوفير بيئة بحثية وابتكارية تحتضنها.
خاتمة
تُعد الطباعة ثلاثية الأبعاد أكثر من مجرد أداة تصنيع؛ إنها فلسفة جديدة في الإنتاج، تفتح آفاقًا واسعة للابتكار، وتعيد تعريف العلاقة بين الإنسان والتكنولوجيا. ومع وجود البنية التحتية المناسبة، يمكن للعالم العربي أن يكون لاعبًا مهمًا في هذه الثورة الصناعية الرابعة.
واليكم رابطين لفيديوهات تستعرض بشكل شامل مفهوم الطباعة ثلاثية الابعاد وأنواع الطابعات ومجالات الاستخدام الواسعة
mailto:https://youtu.be/TYyIh5O8dxM?si=eJhOmAph7xwwOuEC
mailto:https://youtu.be/ARgOsxtdES4?si=k8b5L89XRD698fzu

المصادر
[1] محمد جعفر، الطباعة ثلاثية الأبعاد، مكتبة نور noor-book.com .
[2] هود ليبسن وميلبا كيرمان، الطباعة الثلاثية الأبعاد: ميلاد ثورة صناعية جديدة، مؤسسة هنداوي: hindawi.org .
[3] Hod Lipson, Fabricated: The New World of 3D Printing, Wiley, 2013.
[4] Ben Redwood, The 3D Printing Handbook, 3D Hubs, 2017 .
[5] مقالة: “ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد؟” – ويكيبيديا العربية ar.wikipedia.org .
GeeksValley [6] – مقدمة عن الطباعة ثلاثية الأبعاد: geeksvalley.com.