“ثورة في الطباعة ثلاثية الأبعاد: تقنية جديدة تستخدم الموجات الصوتية لطباعة الأجسام داخل الجسم البشري”

ابتكر باحثون من جامعة كونكورديا تقنية جديدة للطباعة ثلاثية الأبعاد تُعرف باسم الطباعة الصوتية المباشرة الهولوغرافية (HDSP)، والتي تستخدم الموجات الصوتية لتشكيل الأجسام بشكل أسرع وأكثر دقة مقارنةً بالطرق التقليدية. تعتمد هذه التقنية على تجويف صغير يُعرف بالتجاويف المجهرية، حيث يتم تحفيزها لتوليد درجات حرارة وضغط مرتفعين بسرعة، مما يؤدي إلى تصلب مادة الراتنج. تتيح الهولوغرامات الصوتية للطباعة إنشاء أشكال معقدة في دفعة واحدة، مما يزيد من سرعة الطباعة بمقدار 20 ضعفًا. يمكن استخدام هذه التكنولوجيا في مجالات متعددة مثل هندسة الأنسجة والطب، وحتى في التطبيقات داخل الجسم البشري، مما يفتح آفاقًا جديدة للابتكار والتطوير.

طور باحثون من جامعة كونكورديا طريقة جديدة للطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام الهولوغرامات الصوتية، وتُعتبر هذه التقنية أسرع بكثير من الطرق الحالية وقادرة على إنتاج هياكل أكثر تعقيدًا.

تقنية الطباعة الصوتية المباشرة الهولوغرافية (HDSP)

تعتمد التقنية الجديدة، المعروفة باسم الطباعة الصوتية المباشرة الهولوغرافية (HDSP)، على استخدام الموجات الصوتية لتشكيل الأجسام ثلاثية الأبعاد. وقد وُصفت هذه العملية في مقال حديث نُشر في مجلة Nature Communications، حيث تستند إلى فكرة التفاعلات الكيميائية الصوتية داخل فقاعات صغيرة تُسمى التجاويف المجهرية. عند تحفيز هذه التجاويف، تُنتج درجات حرارة وضغط عاليين لفترات زمنية قصيرة جدًا (جزء من التريليون من الثانية)، مما يؤدي إلى تصلب مادة الراتنج بسرعة فائقة.

الميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي استخدام الهولوغرامات الصوتية، التي تتكون من صور مقطعية لتصميم محدد. بفضل هذه التقنية، تُسرع عملية البلمرة وتصلب الراتنج بشكل كبير مقارنةً بتقنيات الطباعة التقليدية. بدلاً من بناء الأجسام تدريجيًا وببطء عبر بكسلات صغيرة، يتم إنشاء الجسم دفعة واحدة، مما يزيد بشكل هائل من سرعة الطباعة وكفاءتها.

آلية العمل

تظل الهولوغرامات ثابتة داخل مادة الطباعة لضمان دقة الصورة المطلوبة. يتم توصيل منصة الطباعة بذراع روبوتية تتحرك وفقًا لخوارزمية مسبقة التصميم، مما يتيح تشكيل الجسم بالكامل بدقة عالية.

يقود المشروع البروفيسور موثوكوماران باكيريسامي من قسم الهندسة الميكانيكية والصناعية وهندسة الطيران بجامعة كونكورديا. ويشير إلى أن هذه التقنية يمكن أن تزيد من سرعة الطباعة بمقدار 20 ضعفًا، إلى جانب تقليل استهلاك الطاقة. كما أضاف أنه يمكن تغيير الصورة أثناء عملية الطباعة لتغيير الأشكال، أو دمج حركات متعددة، أو حتى تغيير المواد المستخدمة في الطباعة.

قفزة تكنولوجية

من أبرز الابتكارات التي تقدمها هذه التقنية هو التحكم الدقيق في الهولوغرامات الصوتية، حيث يمكن تخزين معلومات لصور متعددة في هولوغرام واحد. وهذا يعني إمكانية طباعة أجسام متعددة في وقت واحد داخل مساحة الطباعة نفسها، مما يعزز الكفاءة ويقلل من الوقت المستغرق.

يؤكد الباحثون أن الهولوغرافيا الصوتية ستشكل منصة انطلاق للابتكار في العديد من المجالات، مثل هندسة الأنسجة، وأنظمة توصيل الدواء، والهياكل النسيجية المعقدة. على سبيل المثال، يمكن استخدام هذه التقنية لإنشاء ترقيع جلدي لتعزيز الشفاء أو لتحسين فعالية توصيل الأدوية، مما يفتح آفاقًا جديدة في المجالات الطبية والهندسية.

التطبيقات المستقبلية

تعتبر تقنية الطباعة الصوتية المباشرة الهولوغرافية (HDSP) فريدة من نوعها، حيث تمتلك القدرة على اختراق الأسطح غير الشفافة. هذا الفتح التكنولوجي يتيح استخدام هذه التقنية للطباعة داخل الجسم البشري أو خلف المواد الصلبة، مما يفتح آفاقًا جديدة في مجالات متعددة. على سبيل المثال، يمكن أن تُستخدم هذه التقنية في إصلاح الأعضاء أو معالجة الأجزاء الدقيقة في أعماق الطائرات أو الآلات الأخرى.

يُشبه الباحثون تقنية HDSP بالتقدم الذي شهدته الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام الضوء. ووفقًا للبروفيسور باكيريسامي، فإن الإمكانيات الهائلة لهذه التقنية تثير الإعجاب، حيث يقول: “يمكننا الطباعة خلف الأجسام غير الشفافة، مثل الجدران أو داخل الأنابيب، أو حتى داخل الجسم البشري. التكنولوجيا المستخدمة حاليًا حصلت بالفعل على الموافقات للاستخدامات الطبية”.

بهذه الطريقة، يمكن أن تسهم تقنية HDSP في تحسين عمليات الترميم الطبي والهندسي، مما يعزز من قدرة المتخصصين على تنفيذ إجراءات دقيقة وصعبة لم تكن ممكنة من قبل.