لقد بنينا جميعًا قلاعًا رملية على الشاطئ: جدرانًا شامخة، وأبراجًا مهيبة، وخنادق مليئة بأسماك القرش. إذا كنت مثلي، فستُدهش من مدى قوة التصاق كمية صغيرة من الماء ببعضها - على الأقل حتى يظهر أخوك الأكبر ويركلها في نوبة فرح مدمرة.
ويستخدم رجل الأعمال دان جيلبرت أيضًا الماء لربط المواد، على الرغم من أن تصميمه أكثر متانة بكثير من مشهد شاطئي في عطلة نهاية الأسبوع.
بصفته رئيسًا ومؤسسًا لشركة Rapidia Tech Inc.، وهي شركة مزودة لأنظمة الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن في فانكوفر، كولومبيا البريطانية، وليبرتيفيل، إلينوي، قام جيلبارت بتطوير طريقة تصنيع أجزاء تعمل على التخلص من الخطوات المستهلكة للوقت المتأصلة في التقنيات المتنافسة مع تبسيط إزالة الدعم إلى حد كبير.
كما أنه يجعل عملية ربط الأجزاء المتعددة لا تزيد عن مجرد نقعها في القليل من الماء ولصقها معًا - حتى بالنسبة للأجزاء المصنوعة بطرق التصنيع التقليدية.
يناقش جيلبارت بعض الاختلافات الجوهرية بين أنظمته القائمة على الماء وتلك التي تستخدم مساحيق معدنية تحتوي على 20% إلى 30% من الشمع والبوليمر (حجميًا). تُنتج طابعات رابيديا المعدنية ثلاثية الأبعاد ثنائية الرأس عجينة من مسحوق معدني وماء ومادة رابطة راتنجية بنسب تتراوح بين 0.3% و0.4%.
وأوضح أنه بفضل هذا، يتم التخلص من عملية إزالة الروابط التي تتطلبها التقنيات المتنافسة، والتي تستغرق في كثير من الأحيان عدة أيام، ويمكن إرسال الجزء مباشرة إلى فرن التلبيد.
أما العمليات الأخرى فتُستخدم غالبًا في "صناعة حقن البلاستيك (MIM) العريقة، والتي تتطلب احتواء الأجزاء غير المُلبَّدة على نسب عالية نسبيًا من البوليمر لتسهيل إخراجها من القالب"، وفقًا لجيلبارت. "ومع ذلك، فإن كمية البوليمر اللازمة لربط الأجزاء للطباعة ثلاثية الأبعاد ضئيلة جدًا في الواقع - فعُشر بالمائة منها يكفي في معظم الحالات".
إذًا، لماذا نشرب الماء؟ كما في مثال قلعة الرمل التي استخدمناها لصنع المعجون (معجون معدني في هذه الحالة)، يُثبّت البوليمر القطع معًا أثناء جفافها. والنتيجة قطعة بقوام وصلابة طباشير الرصيف، قوية بما يكفي لتحمل عمليات التشغيل الآلي بعد التجميع، والتشغيل الآلي الخفيف (مع أن جيلبارت يُوصي بالتشغيل الآلي بعد التلبيد)، والتجميع بالماء مع قطع أخرى غير مُكتملة، ثم تُرسل إلى الفرن.
كما أن التخلص من إزالة الشحوم يسمح أيضًا بطباعة أجزاء ذات جدران أكبر وأكثر سماكة، لأنه عند استخدام مساحيق معدنية مشبعة بالبوليمر، لا يمكن للبوليمر أن "يحترق" إذا كانت جدران الأجزاء سميكة للغاية.
قال جيلبارت إن أحد مصنعي المعدات يتطلب سمك جدار يبلغ 6 مم أو أقل. "لنفترض أنك تُصنّع قطعة بحجم فأرة كمبيوتر تقريبًا. في هذه الحالة، يجب أن يكون الجزء الداخلي إما مجوفًا أو ربما من نوع من الشبكة. هذا مثالي للعديد من التطبيقات، حتى لو كان الوزن خفيفًا. ولكن إذا كانت القوة المادية مطلوبة، مثل برغي أو أي قطعة أخرى عالية القوة، فإن حقن مسحوق المعدن أو تقنية التشكيل بالصهر (MIM) عادةً ما تكون غير مناسبة."
تُظهر صورة متعددة الأشكال مطبوعة حديثًا الأجزاء الداخلية المعقدة التي تستطيع طابعة Rapidia إنتاجها.
يُشير جيلبارت إلى العديد من الميزات الأخرى للطابعة. الخراطيش التي تحتوي على معجون معدني قابلة لإعادة التعبئة، وسيحصل المستخدمون الذين يعيدونها إلى رابيديا لإعادة التعبئة على نقاط مقابل أي مواد غير مستخدمة.
تتوفر مجموعة متنوعة من المواد، بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ 316 و17-4PH، وINCONEL 625، والسيراميك، والزركونيا، بالإضافة إلى النحاس، وكربيد التنغستن، والعديد من المواد الأخرى قيد التطوير. صُممت مواد الدعم - وهي المكون السري للعديد من الطابعات المعدنية - لطباعة ركائز يمكن إزالتها أو "تبخيرها" يدويًا، مما يفتح الباب أمام تصميمات داخلية يصعب إعادة إنتاجها.
رابيديا شركةٌ تعمل منذ أربع سنوات، وهي، بلا شك، في بداياتها. قال جيلبارت: "الشركة تأخذ وقتها لإصلاح الأمور".
حتى الآن، نشر هو وفريقه خمسة أنظمة، بما في ذلك نظام في مركز سيلكيرك للوصول إلى التكنولوجيا (STAC) في كولومبيا البريطانية. يستخدم الباحث جيسون تايلور هذه الآلة منذ نهاية يناير، وقد لاحظ العديد من المزايا مقارنةً بالعديد من طابعات STAC ثلاثية الأبعاد الحالية.
أشار إلى أن إمكانية "لصق" الأجزاء الخام بالماء قبل التلبيد تنطوي على إمكانات هائلة. كما أنه مُلِمٌّ بالقضايا المُرتبطة بإزالة الشحوم، بما في ذلك استخدام المواد الكيميائية والتخلص منها. وبينما تمنع اتفاقيات عدم الإفصاح تايلور من مشاركة تفاصيل الكثير من أعماله هناك، فإن أول مشروع تجريبي له هو شيء قد يتبادر إلى ذهن الكثيرين: عصا مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد.
قال مبتسمًا: "لقد كان رائعًا. انتهينا من الواجهة، وحفرنا ثقوبًا للعمود، وأنا أستخدمه الآن. نحن معجبون بجودة العمل المُنجز بالنظام الجديد. وكما هو الحال مع جميع الأجزاء المُلبَّدة، هناك بعض الانكماش وحتى بعض عدم المحاذاة، لكن الآلة تعمل بكفاءة. باستمرار، يمكننا تعويض هذه المشاكل في التصميم".
يركز تقرير التصنيع الإضافي على استخدام تقنيات التصنيع الإضافي في الإنتاج الفعلي. يستخدم المصنعون اليوم الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصنيع الأدوات والتجهيزات، بل إن بعضهم يستخدمها لإنتاج كميات كبيرة. سيتم عرض قصصهم هنا.