الطوب النوري، الذي تم إطلاقه لأول مرة في مدينة أكرينغتون في لانكشاير في عام 1887، سرعان ما أصبح أسطورياً باعتباره أصعب لبنة تم إنتاجها على الإطلاق. مكّنت قوته المستمدة من الخصائص الكيميائية للطين المحلي، الهياكل العملاقة من الارتفاع في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك برج بلاكبول في عام 1894 ومبنى إمباير ستيت في نيويورك في عام 1930.
في شارتر ستريت وعلى قطعة أرض مهجورة يملكها مجلس المدينة، هناك خطط لبناء 46 منزل خالٍ من البصمة الكربونية، تتراوح هذه المنازل من شقق بغرفة نوم واحدة إلى منازل بأربعة غرف. لن تُصنع المنازل من طوب نوري، بل من الخرسانة المنبثقة ثلاثية الأبعاد. عند اكتمال التطوير، من المحتمل أن يكون هذا في أواخر عام 2023، سيكون أكبر مجمع مباني مطبوع في أوروبا.
يقول سكوت مون الذي ولد وترعرع في أكرينغتون، وكانت شركته "بناء من أجل الإنسانية" وراء مشروع شارتر ستريت: "كان جدي يعمل بالفعل في مصنع الطوب ذاك. وعندما كنت صغيراً كان يأخذني إلى هناك ليلاً وكنت أركب الجزء الخلفي من الرافعة الشوكية".
هل تتذكر الطباعة ثلاثية الأبعاد - المعروفة أيضاً باسم التصنيع الإضافي - أليس كذلك؟ ربما قرأت مقالاً في حوالي عام 2012 تنبأ كيف سيكون لكل منزل قريباً طابعة ثلاثية الأبعاد سنستخدمها في جميع أنواع المهام المبتكرة. حسناً، هذا لم يحدث. يقول ريتشارد هيغ أستاذ التصنيع الإضافي في جامعة نوتنغهام: "لن يقوم أحد بصنع قطع للغسالة عندما تتعطل. لن يقوم أحد بذلك وستكون غاضباً إذا فعلته. يمكنك فقط طلب الأشياء من أمازون بشكل أسرع لتصلك في اليوم التالي".
ولكن على الرغم من أن الاستخدام المنزلي للطابعات ثلاثية الأبعاد لم ينطلق، إلا أن هذه التقنية كانت تشق طريقها إلى حياتنا خلسة بطرق أخرى. جميع المعينات السمعية المخصصة تقريباً – 99% - الآن مطبوعة ثلاثية الأبعاد براتنج الأكريليك، وهي كذلك منذ سنوات. كما يستخدم التصنيع الإضافي على نطاق واسع في طب الأسنان: إن تقويم الأسنان الذي يحل بشكل متزايد محل الأقواس السلكية التقليدية، يكاد يكون مستحيلاً بدون الطباعة ثلاثية الأبعاد. تستخدم أديداس ونايك هذه التكنولوجيا في أحذيتهما. كما توجد أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد على جميع الطائرات الجديدة وفي عدد متزايد من السيارات.
يقول هيغ: ما حدث قبل 10 سنوات، عندما كان هناك كل هذا الضجيج الهائل، كان هناك الكثير من الهراء المكتوب: ستطبع أي شيء باستخدام هذه الآلات! لكنها أصبحت الآن تقنية ناضجة حقاً، ولم تعد تقنية ناشئة حقاً. تم استخدامها على نطاق واسع من قبل شركات مثل رولز رايس وجنرال للكهربائيات. لن تحدث طباعة الأشياء في المنزل أبداً، لكنها تطورت إلى صناعة بمليارات الدولارات.
يعتبر البناء هو أحد مجالات نمو هذه الصناعة. ففي عام 2018، أصبحت عائلة فرنسية وأطفالها الثلاثة أول عائلة تعيش في منزل مطبوع بتقنية ثلاثية الأبعاد. استغرق المنزل المكون من أربع غرف نوم في مدينة "نانت" 54 ساعة للطباعة وبلغت تكلفته 176000 جنيه استرليني. تم اتباع هياكل أكثر طموحاً في هولندا والولايات المتحدة ودبي. أصبح مشروع Accrington ممكناً بفضل التطورات الأخيرة في الخرسانة القابلة للطباعة الحاملة التي تعمل بشكل جيد، كما أنها أيضاً فعالة من حيث التكلفة.
يوضح الدكتور مارشانت فان دون هيفير وهو مهندس إنشائي يعمل في شركة هندسية في دبلن: بعبارات أساسية جداً، لديك منصة حفر موجودة في الموقع، فوق المكان الذي سيكون عليه المنزل. ولديك نظام تسليم المواد. لذلك تقوم بخلط الخرسانة التي تغذيها في رأس الطباعة. ويشبه رأس الطباعة هذا بشكل أساسي آلة تثليج الكيك العملاقة التي تقذف الخرسانة، وهي واحدة من أقوى المواد في العالم.
يضيف فان دون هيفر: إذا تخيلت كتاباً، فإن كل صفحة في الكتاب هي عبارة عن طبقة من الخرسانة، وهذه الطبقات المتتالية تتراكم فوق بعضها البعض وهذا يشكل بنيتك الفوقية.
تشبيه الكعكة مفيد. عادةً ما يكون لمشاريع البناء ثلاثية الأبعاد المبكرة مظهر خارجي مضلع، مثل التشطيب المرن للأنابيب لتحدي الطبخ السريع على برنامج Bake Off. لكن تطور التشطيبات يتحسن بسرعة. ولكن ما يثير حقاً شركات مثل "بناء للإنسانية" و HTL هو المدخرات والكفاءات المحتملة التي توفرها التكنولوجيا الجديدة. تشارتر ستريت لديها ميزانية متوقعة تبلغ 6 ملايين جنيه إسترليني، ما يقدر بخفض التكلفة بنسبة 25 % مقارنة بالبناء المماثل. سيتم استخدام من مواد مستدامة، وغالباً ما يتم إعادة تدويرها في ما يأملون أن يكون نصف وقت الإنجاز - 101 يوم عمل، بدلاً من أكثر من 12 شهراً.
تم وصف الطباعة ثلاثية الأبعاد لأول مرة في كتابة الخيال العلمي في الخمسينيات من القرن الماضي، وأصبحت حقيقة أساسية للغاية في الثمانينيات. ورغم ذلك ففي السنوات الأولى، كانت الطباعة ثلاثية الأبعاد باهظة الثمن وبطيئة وعرضة للزلات. في الآونة الأخيرة فقط تم تطوير هذه التكنولوجيا للتغلب على بعض هذه العيوب. كما كان هناك إدراك شديد الوضوح بأن الطباعة ثلاثية الأبعاد لن تكون رصاصة سحرية. يقول هيغ: قد أواجه مثل طفل متحمس وأنا متحمس حقاً. لكني شديد الواقعية بشأن ما يمكن وما لا يمكن فعله. ولذلك لن تفعل كل شيء مع المواد المضافة.
كانت فكرة الطباعة ثلاثية الأبعاد للأغذية أحد مجالات الإثارة قبل عقد من الزمن. في هذه الرؤية للمستقبل، كنا نتناول الإفطار المكون من قطعة كرواسان طازجة أو نضع بعض العجين في الماكينة، وننقر على بعض الأزرار ونعود إلى الرافيولي "محلي الصنع". ستواجه المنتجات الجديدة أيضاً أحد التحديات الكبرى في عصرنا - أن ثلث الطعام المنتج في العالم، حوالي 1.3 مليار طن، يتعرض للهدر والضياع.
كانت هذه الإحصائية هي التي جلبت إلزيلند فان دوليويرد البالغة من العمر 26 عاماً، وهي خريجة التصميم الصناعي من جامعة أيندهوفن للتكنولوجيا في هولندا، إلى هذا المجال. بدأت بتجربة الخبز والفاكهة والخضروات، وهي أكثر الأطعمة المعرضة للتلف شيوعاً في شمال أوروبا، لمعرفة ما إذا كان تجفيفها وتغييرها إلى أشكال جميلة يمكن أن يمنحها حياة ثانية. أدى ذلك إلى التنسيب لمدة ستة أشهر في عام 2021 في مطبخ الاختبار في مطعم Alchemist في كوبنهاغن، والذي يحتل حالياً المرتبة 18 في قائمة أفضل 50 في العالم.
في نهاية فترة عملها في المطعم قامت فان دوليويرد بتكرير جذر الشمندر والجزر الذي تم تقديمه على بتلات مطبوعة ثلاثية الأبعاد مصنوعة من الكيتوزان، وهو سكر مشتق من الجلد الخارجي للمحار، ومزين بأزهار صالحة للأكل. يبدو مذهلاً - "إنه شعور جيد!" تؤكد فان دوليويرد - ولكنه لم يصل بعد إلى القائمة في المطعم بسبب صعوبات إنتاجه تحت الضغط مع كل طلب.
بالنسبة إلى فان دولويرد، التي تعمل الآن في معمل للطعام في هولندا، والذي تم تصنيفه كأفضل مطعم نباتي في العالم، تعترف أنه من الصعب تخيل دخول طعام مطبوع ثلاثي الأبعاد إلى التيار الرئيسي قريباً. وتقول: أحدث تطور نسعى إليه في الطعام والطهي المنزلي هو أنه لا ينبغي أن يستغرق الكثير من الوقت ولا نريد بذل الكثير من الجهد فيه. ربما إذا كان لدينا تطور رائع حيث يمكنك فقط البدء في التحدث إلى طابعتك، "من فضلك أعدي وجبة الإفطار لي!" ، لكنني لا أؤمن بذلك حقاً حتى الآن.
يشير هيغ إلى أن الطباعة ثلاثية الأبعاد تزدهر في التخصيص والتصميم خفيف الوزن. يقول: يمكنك إنشاء أشكال هندسية فائقة التعقيد لا يمكنك فعلها بأي طريقة أخرى. إن Czinger هي إحدى الشركات التي تستفيد من الحرية الهندسية للتكنولوجيا وهي شركة تصنع السيارات ومقرها لوس أنجلوس. في الوقت الحالي، تقدم Czinger طرازاً واحداً فقط وهي سيارة 21C الجذابة والخارقة بسرعة قصوى تبلغ 253 ميلاً في الساعة. تمت طباعة أجزاء منها طباعة ثلاثية الأبعاد خاصة أجزاء النماذج الأولية. كتب جاك ريكس، محرر مجلة Top Gear Magazine في بي بي سي عنها "إنها ليست سيارة على الإطلاق، بل هي دليل لما يمكن تحقيقه من خلال التصميم الرقمي والطباعة ثلاثية الأبعاد".
قد تتساءل عن مدى صلة السيارة الخارقة البالغة 2 مليون دولار بأي شيء في العالم الحقيقي. لكن Czinger تصنع قطع غيار لما لا يقل عن ثماني علامات تجارية رئيسية للسيارات - العلامة الوحيدة المسموح لهم بتسميتها في الوقت الحالي هي أستون مارتن. يقول Lukas Czinger إن الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن تكون أخف وزناً وأكثر ديناميكية هوائية وربما أقوى، وكل هذه التطورات لها فائدة بيئية أكيدة، حيث تصبح السيارات أكثر كفاءة في استهلاك الوقود.
الطباعة ثلاثية الأبعاد ستنقذ العالم! فلماذا نصدقها الآن؟ هناك أدلة متزايدة على أن الضجيج، هذه المرة قد لا يكون مبالغاً فيه. لن تؤثر كل هذه التطورات على حياتنا على الفور. ناسا وجميع شركات استكشاف الفضاء تستخدم بالفعل عمليات مضافة لصنع أجزاء لصواريخها. لكنهم يبحثون أيضاً في التحديات التي ستنشأ بمجرد هبوطهم على القمر أو المريخ. لن يتمكنوا من حمل كل الموارد معهم، لذلك عليهم إيجاد طرق للبناء وتوفير الغذاء: ربما باستخدام الطاقة الموجهة من الشمس والمواد التي سيجدونها على الأرض.
ولكن، إذا لم يكن الأمر كذلك بالفعل، فسوف يمس التصنيع الإضافي قريباً - بل وربما يمتد - طوال حياتنا. تستخدم شركة سترايكر الأمريكية الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج غرسات تقويم العظام المعقدة التي لم تكن ممكنة لولاها. في الولايات المتحدة العام الماضي، تمت إعادة بناء أذن امرأة بزرع نسيج حي مطبوع ثلاثي الأبعاد. تم تقديم سقالة رئة بشرية في مؤتمر في سان دييغو الصيف الماضي، ربما كانت أكثر الأشياء تعقيداً على الإطلاق التي تم إنشاؤها باستخدام التصنيع الإضافي.
يعمل ريتشارد لاهاي من جامعة نوتنغهام حالياً مع GSK و آسترازينيكا على الطباعة ثلاثية الأبعاد "للحبوب الحيوية" وهي أدوية متعددة في حبة واحدة مخصصة لكل مريض، والتي ستبسط بشكل كبير ما تحتاج إلى تناوله ومتى، خاصة بالنسبة إلى كبار السن.
هذا هو المكان الذي يصبح فيه الوعد بالطباعة ثلاثية الأبعاد أمراً لا يقاوم - حيث تجعل التكنولوجيا الحياة أبسط أو أفضل بوضوح، مع عدم وجود نفقات إضافية للمستهلك. في أكرينغتون، تريد شركة البناء من أجل الإنسانية أن تضع الناس على سلم الإسكان الذين لولا هذه التقنية لن يكونوا قادرين على تحمل كلفته.
----