لم تعد الطباعة الثلاثية الأبعاد مجرد تقنية تجريبية، بل أصبحت اليوم من الركائز الأساسية في مجالات التصنيع والهندسة والطب. وبفضل قدرتها على تحويل التصاميم الرقمية إلى نماذج ملموسة بدقة عالية، فتحت هذه التكنولوجيا آفاقاً واسعة للإبداع والابتكار.ومع التقدم المستمر في المواد وتقنيات المعالجة، بات بالإمكان إنتاج أجزاء معقدة تجمع بين المرونة والصلابة وتؤدي وظائف متعددة ضمن مكوّن واحد. ويعزز هذا التطور من قدرة المصممين على ابتكار حلول أكثر ذكاءً وتكاملاً، ويجعل الطباعة الثلاثية الأبعاد أداة واعدة في صناعة المستقبل.
تصاميم صلبة – مرنة ومع تطور المواد وتنوّع استخداماتها، أصبح من الضروري تطوير طرق ذكية لدمج خصائص متباينة كالقساوة والليونة في قطعة واحدة، دون التأثير على الكفاءة أو المتانة.وفي هذا السياق، طوّر باحثون من جامعة تكساس الأميركية تقنية جديدة للطباعة الثلاثية الأبعاد تتيح دمج مواد مرنة وصلبة في جسم واحد باستخدام ألوان مختلفة من الضوء. ويستند هذا الابتكار إلى إلهام مستمد من الطبيعة، حيث تتعايش الصلابة والليونة بتناغم، كما هو الحال في العظام المحاطة بالغضاريف.ووفق الباحثين، يُتوقع أن يفتح هذا التطور آفاقاً واسعة لتصنيع أجهزة طبية متقدمة وأطراف صناعية أكثر واقعية، كما يمهّد الطريق لتطبيقات مستقبلية في الإلكترونيات القابلة للارتداء والروبوتات اللينة.وتتميّز التقنية بسرعتها العالية، ودقتها، ومرونتها الكبيرة؛ ما يجعلها مرشحة بقوة لإحداث نقلة نوعية في مجالات الطباعة الحيوية والتصميم الصناعي، ونُشرت النتائج بعدد 30 يونيو (حزيران) 2025 من دورية «Nature Materials».وتعتمد الطريقة الجديدة على «راتنج» سائل مصمم خصيصاً، ونظام طباعة ثنائي الإضاءة. فعند تعريض الراتنج إلى ضوء بنفسجي منخفض الطاقة، يتصلب على هيئة مادة مرنة شبيهة بالمطاط. أما عند تعريضه إلى ضوء فوق بنفسجي عالي الطاقة، فيتحول إلى مادة صلبة ومقاومة. والراتنج عبارة عن مواد لزجة مشتقة من البوليمرات، تتصلب عند التعرض للحرارة أو الضوء، وتُستخدم في الطباعة الثلاثية الأبعاد والمواد الصناعية لصنع نماذج دقيقة من البلاستيك الصلب عبر تصلّبها بالضوء.الميزة الكبرى، وفق الفريق، تكمن في قدرة هذه التقنية على دمج المناطق الصلبة والمرنة بسلاسة داخل الجسم الواحد، دون انفصال أو تشققات عند نقاط الالتقاء، وهو ما يشكل تحدياً تقنياً طالما واجه صناعات مثل الأحذية والأطراف الاصطناعية.وكمثال عملي، طبع الباحثون مفصل ركبة صغيراً يحتوي على «عظام» صلبة وأربطة مرنة تعمل بتناغم. كما ابتكروا جهازاً إلكترونياً قابلاً للتمدد، مزوداً بسلك ذهبي يمكنه الانثناء من دون انقطاع في الدائرة الكهربائية.وقال الباحث الرئيسي للدراسة، الدكتور زاك بيج من جامعة تكساس، إن معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد التي تستخدم الراتنج تعتمد على لون ضوء واحد لتصلّب البلاستيك السائل، ما يعني أن الجسم بالكامل يُصنع من مادة واحدة لها الخصائص نفسها في جميع أجزائه.لكنه أضاف لـ«الشرق الأوسط»: «أما تقنيتنا الجديدة، فتعتمد على استخدام لونين مختلفين من الضوء في الوقت نفسه، حيث يُحفّز كل لون تفاعلاً كيميائياً مختلفاً؛ ما يتيح لنا التحكم في سلوك الأجزاء المختلفة من الجسم المطبوع، وبذلك يمكننا طباعة عنصر واحد يضم مواد متعددة، لكل منها خصائص مختلفة مثل القوة أو المرونة أو مقاومة الحرارة، وكل ذلك في خطوة واحدة فقط. أما الطرق التقليدية، فلا يمكنها تحقيق ذلك إلا عن طريق التوقف لتبديل المواد».
قد يهمك أيضًا: هل يجب على مرضى السكري تناول البيض؟ وما الكمية المسموح بها؟
الباحثون استخدموا الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصميم مفصل ركبة يحتوي على عظام صلبة وأربطة مرنة تعمل بتناغم (جامعة تكساس)
تطبيقات محتملةيوضح بيج أن قدرة الفريق الدقيقة على التحكم ليس فقط في الشكل الهندسي، بل أيضاً في تدرّج صلابة المواد، يمكن أن تكون مفيدة في تصميم الأطراف الصناعية وغيرها من الأنظمة التي تلتقي فيها المواد الصلبة واللينة؛ إذ قد تُسهم التغييرات التدريجية في الخصائص الميكانيكية في توفير انتقال أكثر سلاسة وراحة بين الأطراف الصناعية الصلبة وأنسجة الجسم اللينة. كما أن تخصيص الشكل وفقاً لكل مريض قد يوفّر ملاءمة مثالية لكل حالة فردية. وتابع: «رغم أن هذا لا يزال ضمن الخطط المستقبلية، فإن القدرة على دمج الخصائص البنيوية والمادية المخصصة في عملية طباعة واحدة تفتح آفاقاً واعدة لتصميم جيل جديد من الأطراف الصناعية». وإلى جانب الأطراف الصناعية، يشير بيج إلى أن لهذه التقنية تطبيقات مهمة في مجالات طبية متنوعة. وعلى سبيل المثال، يمكن استخدامها في تصنيع نماذج جراحية مخصصة تساعد الأطباء في التدرب على العمليات المعقدة قبل إجرائها فعلياً، ما قد يُحسّن النتائج ويقلل من المخاطر. كما تُظهر التقنية وعوداً في أجهزة الصحة القابلة للارتداء، مثل الساعات الذكية التي تراقب نشاط الجسم بشكل لحظي.كما يرى أن أي تكنولوجيا طبية تربط بين الإلكترونيات والأنسجة اللينة، مثل الغرسات العصبية أو أجهزة الاستشعار الحيوية، قد تستفيد من هذه القدرة على طباعة مواد ذات تدرّج في الصلابة؛ فهذه التدرجات الميكانيكية تساعد على ردم الفجوة بين الأنسجة البيولوجية اللينة والأجهزة الصلبة، مما يعزز الراحة والتوافق الحيوي والأداء الوظيفي.
