استوحى فريق من الباحثين من كلية هارفارد جون إيه بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية ومعهد ويس للهندسة المستوحاة من الطبيعة بجامعة هارفارد الإلهام من الطبيعة لتطوير طريقة طباعة ثلاثية الأبعاد مدهشة نوعًا ما. مستوحاة من الهياكل الحلزونية الشكل الموجودة بشكل أساسي في النباتات، فقد صمموا طابعة ثلاثية الأبعاد قادرة على الطباعة بأربع مواد مختلفة حيث ترسب الفوهة الدوارة خيطًا حلزونيًا. حتى الآن، يمتلك الفريق هياكل مطبوعة ثلاثية الأبعاد ذات درجات صلابة مختلفة يمكن أن يكون لها تطبيقات مثيرة للاهتمام في مجال الروبوتات على سبيل المثال.
ليست هذه هي المرة الأولى التي يعتمد فيها البشر على سلوك الطبيعة للابتكار: في الطباعة ثلاثية الأبعاد، نتحدث غالبًا عن المحاكاة الحيوية وهناك العديد من المشاريع التي تحاكي الهياكل التي تحيط بنا. أحد الأمثلة على ذلك هو الهياكل الشبكية، مثل تلك الموجودة في خلايا النحل. في هذا المشروع بالذات، الفكرة هي أن تكون مستوحاة من الأشكال الحلزونية الموجودة في جميع الأنظمة البيولوجية، مثل النباتات وعضلاتنا. في الواقع، بروتيناتنا هي التي تتجمع بنفسها، ومن خلال أخذ هذا الشكل اللولبي، تحفز انقباضها. لذلك سيكون من المثير للاهتمام أن تكون قادرًا على تصميم هيكل قادر على الانكماش بفضل خصائص المادة. هذا هو المسار الذي اكتشفه هؤلاء الباحثون.
كيف تعمل الطباعة الدورانية متعددة المواد ثلاثية الأبعاد
يستخدم حل التصنيع الإضافي المتخيل أربع خراطيش حبر مختلفة – على غرار المحاقن الكبيرة. إنها متصلة بفوهة دوارة معقدة، أثناء تحركها، تخلق خيوطًا بخصائص حلزونية. توضح ناتالي لارسون، مؤلفة الدراسة، أن “الطباعة الدورانية متعددة المواد تسمح لنا بتوليد خيوط حلزونية وظيفية ومشابك هيكلية مع بنية يتم التحكم فيها بدقة، وفي النهاية الأداء.”
بقدر ما يتعلق الأمر بالتطبيقات، سيكون الباحثون قادرين على طباعة الهياكل القادرة على الانكماش عند تعرضهم لجهد مطبق. سيكون هذا الانكماش قابلاً للبرمجة وفقًا للاستجابة الانقباضي لخيوط المشغل. يمكنهم أيضًا اللعب على صلابة الهياكل المطبوعة ثلاثية الأبعاد: ستكون المصفوفة الأساسية مرنة وفي الداخل، سيكون هناك أحبار صلبة قابلة للتعديل، مثل الزنبرك المعدني في مرتبة ناعمة. يوضح الفريق أن هذا قد يكون مفيدًا لإنشاء مفصلات في الروبوتات اللينة، على سبيل المثال.
والبحث لا يزال في مهده! مجال الاحتمالات واسع ولا يسعنا الانتظار لنرى ماذا ستكون التطورات القادمة! وتخلص ناتالي لارسون إلى أنه “من خلال تصميم وبناء الفوهات بميزات داخلية أكثر تطرفًا، يمكن زيادة دقة وتعقيد وأداء هذه الهياكل الهرمية المستوحاة من الأحياء”.
المصدر: 3dnatives
إقراء ايضا: