إن السرعة تدور بها عجلة تصنيع النماذج الأولية على وشك أن تصبح أسرع بكثير، وذلك بفضل طريقة جديدة للطباعة الثلاثية الأبعاد، فبدلاً من أن تأخذ الطابعة الثلاثية الأبعاد ساعات حتى تتم طباعة شيء ما، فقد تصبح قريباً لا تستغرق سوى دقائق معدودة.
باحثو جامعة كارولينا الشمالية في تشابل هيل، الذين قدموا وصفاً لهذه العملية الجديدة في مجلة (Science)، يطلقون على هذه الطابعة الجديدة اسم (CLIP)، ويقولون بأن طريقتهم تقدم حلاً لجانبين مزعجين في الطباعات الثلاثية الأبعاد التقليدية، وهي الوقت الطويل الذي يقضيه الشخص في انتظار إتمام العمل، وعدم الحصول على أسطح ملساء بما يكفي للنماذج المطبوعة، ولكن بالنسبة لـ(CLIP) فيمكنها- كما يزعم مصنعوها- أن تطبع أشياء معقدة وملساء السطح خلال دقائق فقط، كما بإمكانها التعامل مع مجموعة متنوعة من المواد.
إن الطريقة التي تعمل من خلالها الطابعات الحالية الثلاثية الأبعاد والتي تستخدم الراتنج السائل، تقوم على بناء الأجسام طبقة بعد طبقة في عملية بطيئة جداً، حيث أنها تقوم أولاً بطباعة الطبقة الأولى ومن ثم تقوم بمعالجتها وبعد ذلك تجدد إمداداتها من الراتنج حتى تعود وتكرر العملية مرة ثانية، ولكن في النظام الذي تتبعه (CLIP)، يقوم جهاز إسقاط ببناء مقاطع عرضية رقيقة ومتعاقبة بصورة تدريجية للمادة المراد طباعتها من الأسفل باستخدام الأشعة فوق البنفسجية، حيث تقوم هذه الأشعة بجعل طبقة السائل التي يتم تسليط الضوء عليها والتي تقع فوق بركة الراتنج السائل تتصلب، وفي الوقت نفسه، تقوم المنصة برفع المادة المطبوعة المتشكلة من الراتنج تدريجياً نحو الأعلى.
ما يجعل طابعة (CLIP) متميزة بحق عن غيرها من الطابعات الثلاثية الأبعاد هو الجزء السفلي من الحوض، حيث أنه يمتلك لمنفذ يسمح بمرور الأكسجين والأشعة فوق البنفسجية من خلاله، فالأكسجين يمنع حدوث عملية معالجة الراتنج، والغشاء يعمل بشكل فعال – ومستمر – على تشكيل “منطقة ميتة” من الراتنج الغير معالج في القاع، ولكن سماكة هذه الطبقة لا تكون أكثر من سماكة بضعة خلايا من كريات الدم الحمراء، وبهذا يمكن للأشعة فوق البنفسجية بأن تمر عبرها وتقوم بمعالجة الراتنج المنخفض الأوكسجين الذي يقع فوق المنطقة الميتة تماماً، والنتيجة هي عدم ظهور أي راتنج زائد في الأسفل، والإسراع في إتمام عملية الطباعة بصورة أكبر، وذلك لأنها لا تحدث على السطح حيث يكون الأكسجين متواجد بكثرة مما يبطئ الأمور، كما أن سحب الطابعة المستمر للمادة المتشكلة يتيح توفير تغذية مستمرة من الراتنج المنخفض الأوكسجين للأسفل حيث أنه ينخفض نحو القاع.
إن التسريع من عملية المعالجة يؤدي بالنتيجة أيضاً إلى تصنيع نماذج ملساء ثلاثية الأبعاد، فبدلاً من الانتظار حتى تتم معالجة شريحة واحدة من الكائن الثلاثي الأبعاد، فإن (CLIP) تقوم بإجراء عملية الطباعة بشكل مستمر، مما يؤدي إلى خلق كائنات تمتلك لأجزاء دقيقة للغاية، ومع ذلك فإن مصنعي (CLIP) يدّعون أيضاً أنه بإمكانهم إنتاج أجزاء أدق بكثير، وذلك باستخدام ميزات أصغر من 20 ميكرون (تعادل سماكة ألياف الاكريليك)، وربما حتى استخدام المطاط الصناعي وكذلك أنسجة متوافقة من المواد البيولوجية التي لا يمكن لمعظم الطابعات الثلاثية الأبعاد استخدامها، وإلى جانب ذلك فلا بد من الاعتراف بأن مشاهدة هذه الطابعة وهي تعمل هو أمر مذهل بحد ذاته.
ولكن في النهاية فإن ما يميز هذه التقنية عن غيرها بحق هو السرعة وليس أي شيء آخر، حيث يشير مصنعوا (CLIP) بأن هذه الطابعة يمكنها إنتاج النماذج الثلاثية الأبعاد بسرعة تصل من 25 إلى 100 مرة أسرع من الأساليب القديمة.
وحالياً يقوم الباحثون بالاستفادة من الوقت الذي ستأخذه عملية الحصول على براءة اختراع في تأسيس شركة نامية ستدعى بشركة (Carbon3D)، التي تخطط لإنتاج نسخة تجارية من طابعة (CLIP) بحلول نهاية العام، وعلى الرغم من أنه لم يتم حتى الآن تحديد السعر أو المواصفات التي ستمتلكها هذه الطابعة، إلّا أنه من المتوقع أن تذهب الدفعة الأولى من أجهزة (Carbon3D) إلى الشركات الناشئة والمؤسسات البحثية التي ستكون بأمس الحاجة للحصول على آلة يمكنها تصنيع النماذج الأولية بجودة عالية وسرعة كبيرة.