الطبيعة... مصدر إلهام الطباعة ثلاثية الأبعاد

زهرة اللوتس فيكتوريا أو زنبق الماء فيكتوريا نوع نباتي ناعم لكنه قوي في نفس الوقت. ومثلما يظهر في الصورة فبإمكان هذه النبتة أن تحمل طفلا فوق الماء بكل سهولة، كما بإمكان زهرة اللوتس كبيرة الحجم حمل شخص بالغ. فكيف يتسنى لها ذلك؟

مهندس في شركة إيرباص لصناعة الطائرات يبحث عن سر لغز قوة زهرة اللوتس. أولا استعان بالماسح الضوئي ثلاثي الأبعاد للتعرف على تركيبة هذه النبتة ثم أدخل جميع البيانات التي حصل عليها إلى الكمبيوتر.

بمساعدة برنامج ثلاثي الأبعاد تُرجمت هذه البيانات إلى نموذج ملموس على الكمبيوتر، وتُعرف هذه الطريقة بالهندسة الإلكترونية الحيوية أو البيونيك. وبواسطة هذا البرنامج يتم وضع تصميم لهيكل أجسام وتحديد نقط تحمل الأعباء.

نفس الشيء تقوم به زهرة اللوتس فيكتوريا، فالأماكن التي من المحتمل أن تتعرض لضغط أعلى يكون فيها نسيج النبتة أكثر سمكا وأكثر كثافة. أما الأماكن التي تكون أقل عرضة لأي ضغط محتمل فنسيجها أقل سمكا وكثافة.

استفاد المهندسون في شركة إيرباص لصناعة الطائرات من هيكلة زهرة اللوتس في تطوير نمودج لمثبط الرفع، أداة تعمل على تقليل قوة الرفع في الطائرة، عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد. النتيجة كانت مذهلة، حصل المهندسون على مثبط للرفع خفيف وزنه لكن قوي في آن واحد.

قام بيتر ساندر، رئيس قسم التكنولوجيات الناشئة في شركة إيرباص، بدعم تجارب الطباعة ثلاثية الأبعاد، حيث أن مشروع زهرة اللوتس ليس الوحيد في إيرباص وإنما هناك مشاريع أخرى. وابتداء من عام 2016 سيبدأ العمل بإنتاج بعض أجزاء طائرات إيرباص بالاعتماد على تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد.

أيضا هذا النموذج خفيف الوزن، الذي تم ابتكاره في معهد ألفريد فاغنر للأبحاث القطبية والبحرية، يعتمد على تقنيات الهندسة الإلكترونية الحيوية أو البيونيك. وتوضح الصورة المجهرية أن نسيج هذا المنتوج قابل لتحمل ضغط كبير للغاية.

اعتمد الباحثون في معهد فاغنر على قُرص العسل كنموذج لإنتاج العديد من الأجزاء الصناعية التي يتطلب أن يكون وزنها خفيف جدا وتدخل في صناعات الطائرات والسيارات. وتم إنتاج هذه الأجزاء عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد ولكن من مادة البلاستيك.

هذه الصورة تبين تصميما لطائرة كاملة اعتمد الباحثون في ابتكارها على الهندسة الإلكترونية الحيوية أو البيونيك، ويبدو إطار الطائرة وكأنه نسيج مكون من عنصر واحد. لكن تجربة إيرباص هذه لازالت قيد التطوير أما تنفيدها فمن المؤكد أنه يتطلب بضعة عقود.

شركة الطيران العملاقة إيرباص ستقوم ابتداء من عام 2016 باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج أجزاء معدنية صغيرة نسبيا يصل طولها حوالي متر واحد. لكن إنتاج طائرة كاملة، كما تبين الصورة، يبقى من المشروعات المستقبلية الطموحة. أما هذه الأجزاء المعدنية الصغيرة فوزنها سيكون قليل جدا وبالتالي ستخفف من استهلاك الوقود مستقبلا.