الطابعات الثلاثية الأبعاد 3D printers تمكن العلماء من إنتاج أوعية دموية اصطناعية :

الجميع يعرف طابعات الورق سواء كانت الليزر أو نافثات الحبر ،ففي هذه الطابعات يتم الطباعة من زاوية رؤية واحدة أفقية من خلال طباعة الحروف على الورق ، ولكن في هذا المقال سنتكلم عن الطابعات الثلاثية الأبعاد 3D .
قفزت تقنية الطابعة ثلاثية الأبعاد قفزة هائلة في مجال التصنيع , ودخلت في مجالات عدة أهمها ( المعدات , السيارات , أثاث المنزل , المجوهرات , الأحذية , البناء لتصل إلى أكبر إنجاز في مجال الطب وهو طباعه الأوعية الدموية الاصطناعية وسنتحدث في هذا المقال بالتفصيل عن هذا الانجاز .

الطابعات الثلاثية الأبعاد :
هي أحد ثورات تكنولوجيا العصرية في مجال التصنيع حيث يتم طباعه منتج ثلاثي الأبعاد بواسطة تقنية خاصة ومواد مختلفة يتم فيها وضع طبقات رقيقة فوق بعضها البعض لتخرج المنتج المطلوب .


مبدأ عمل الطابعات الثلاثية الأبعاد :
الفكرة الأساسية في هذه الطابعات هي الطبقات Layers فيمكن طباعه أي مجسم ثلاثي الأبعاد من خلال وضع طبقات فوق بعضها البعض بالشكل المطلوب ليتكون في النهاية مجسم ثلاثي الأبعاد , يتم رسم المنتج المطلوب بمساعده برنامج متخصص في الرسوم الثلاثية الأبعاد كبرنامج الأوتوكاد أو CAD ثم يقسم التصميم إلى رسوم محسوبة حيث يتم تحويل كل جزء إلى بيانات رقمية , يقوم جهاز الطابعة فيما بعد في طباعتها مجسمة من المادة المختارة .
ويتم تكوين أو بناء الطبقات بتقنية مشابهة لتلك المستخدمة في الطابعة النفث الحبري , ومن المهم استخدام مواد رابطة للخامات لتربط الحبيبات فيتم تشكيل النموذج , ويقوم المكبس في ضغط المسحوق لتثبيتها ومن ثم يرتفع ليقوم بضغط الطبقة الثانية ويستمر في إنشاء طبقات حسب ما هو مطلوب , بعدها يتم نفث القطرات حسب الطلب فيقوم النافث بتوزيع كميات منفصلة أو مستمرة من المواد الرابطة تترسب فوق طبقة من المسحوق سواء أكان مادة خزفية أو معدن أو بوليمرات والذي سوف يتحول إلى قطاع رقيق للشكل المطلوب وبتكرار النفث للخامات والمواد الرابطة تتكون الطبقة تلو الأخرى حتى نحصل على الشكل
النهائي .فيما بعد تتم المعالجة الحرارية حيث يتم التخلص من المسحوق غير المرتبط وكذلك المواد الرابطة الغير مرغوب فيها , ويتم الحرق أو المعالجة الحرارية لدرجات حرارة تتعدى 1000 درجة مئوية حيث تحدث عملية التلبيد (Sintering) لإكساب الجسم صلابة ومتانة تلائم الاستخدام .


مميزات الطابعات ثلاثية الأبعاد :
1- الدقة الفائقة والجودة العالية للمجسمات التي تقوم الطابعات .
2- تعد الطابعات ثلاثية الأبعاد أسرع وأوفر وأسهل في الاستعمال من تكنولوجيا الأخرى للتصنيع .
3- توفر الطابعات ثلاثية الأبعاد القدرة للمطورين القدرة على طباعه أجزاء معقدة و كبيرة الحجم و الأجزاء البارزة و الأجزاء المتداخلة .
4- توفر الطابعات الثلاثية الأبعاد من صناعه أجزاء بمواصفات ميكانيكية وفيزيائية مختلفة .
5- التكنولوجيا المتقدمة للطباعة الثلاثية الأبعاد تنتج نماذج طبق الأصل من جهة الملمس والوظيفة .
6- توفر الطابعات الثلاثية الأبعاد من صناعه أجزاء بمواصفات ميكانيكية وفيزيائية مختلفة .

عيوب الطابعات ثلاثية الأبعاد :
1- التكلفة المرتفعة للطابعات والتي تقل تدريجياً مع الوقت حتى أنه يوجد طابعات يتم إنتاجها للاستخدام المنزلي.
2- بطيء عملية الطباعة والتي تستغرق من ساعات إلي أيام حسب حجم المجسم .

الطابعة الثلاثية الأبعاد في مجال الطب :
بعد أن دخلت تقنية الطابعات الثلاثية الأبعاد في مجال المعدات والسيارات و... دخلت مجال الطب فتم طباعه دواء والأعضاء الحيوية مثل القلب والرئة والكبد والأسنان والعظام والفخذ والأجهزة السميعة وبقيت مشكلة تصنيع الأوعية الدموية كونها تحتاج إلى طريقة معقدة للتعامل معها وتصنيعها
ولكن سرعان ما تمكن فريق من الباحثين متعدد التخصصات ArtiVsdc 3D في ألمانيا بقيادة معهد فراونهرفر بإنتاج أوعية دموية اصطناعية باستخدام تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد والبلمرة متعددة الفوتونات (multiphoton polymerization).



لعل أكبر التحديات التي واجهتم في صناعه الأوعية الدموية هو تطوير المواد المناسبة لتلك الأوعية لتمتلك الخواص الميكانيكية والصحية والتوافق الحيوي والتجهيز الكامل للخلايا المبطنة للأوعية الدموية الاصطناعية لتكون قادرة على لتوليد تلك الخصائص وقف العلماء جنبا إلى جنب في استخدام عدة أساليب للوصول لهدفهم وتصنيع الأوعية الدموية , وفي نهاية المطاف توصل العلماء لتلك الخصائص , وأستخدم الباحثون المحاكاة الرياضية لتطوير البيانات لبناء التشعبات والهياكل المتفرعة لتسمح بمرور الدم بشكل موحد ,
وقام العلماء أيضا في تطوير الأدوات لتمكن الأوعية الدموية الاصطناعية من الاستجابة للمرونة , وهذا الإنجاز يفتح المحال أمام المهندسين الطبيين في القدرة على بناء الهياكل الكبيرة ولإنتاج المزيد من الأعضاء والخلايا .