الطباعة ثلاثية الأبعاد تُبسّط عملية تصنيع المواد المتعددة.. تكنولوجيا واعدة
تاريخ النشر: 26th, June 2024 GMT
طور باحثون من جامعة ميسوري طريقة لإنشاء أجهزة معقدة بمواد متعددة، بما في ذلك البلاستيك والمعادن وأشباه الموصلات، وكل ذلك باستخدام جهاز واحد.
يحدد البحث، الذي نُشر مؤخرا في مجلة "Nature Communications"، عملية جديدة تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد والليزر لتصنيع أجهزة استشعار متعددة المواد والطبقات ولوحات الدوائر وحتى المنسوجات ذات المكونات الإلكترونية.
ويطلق على العملية اسم عملية "التجميع الحر متعدد المواد"، وهي تعد بإحداث ثورة في تصنيع المنتجات الجديدة، وفقا لتقرير نشره موقع "Sciencedaily"، وترجمته "عربي21".
من خلال طباعة أجهزة الاستشعار المدمجة داخل هيكل، يمكن للآلة صنع أشياء يمكنها استشعار الظروف البيئية، بما في ذلك درجة الحرارة والضغط. بالنسبة لباحثين آخرين، قد يعني ذلك وجود جسم طبيعي المظهر مثل صخرة أو صدف يمكنه قياس حركة مياه المحيط. بالنسبة للجمهور، يمكن أن تشمل التطبيقات أجهزة يمكن ارتداؤها لمراقبة ضغط الدم والعلامات الحيوية الأخرى.
وعلى وجه التحديد، فإن التقنيات الأخرى لا تفي بالغرض عندما يتعلق الأمر بمدى تنوع المادة ومدى دقة وضع المكونات الأصغر داخل هياكل أكبر.
تستخدم طريقة فريق جامعة ميسوري تقنيات خاصة لحل هذه المشكلات. قام أعضاء الفريق ببناء آلة تحتوي على ثلاث فوهات مختلفة: تضيف إحداها مادة تشبه الحبر، والأخرى تستخدم الليزر لنحت الأشكال والمواد، والثالثة تضيف مواد وظيفية إضافية لتعزيز قدرات المنتج. يبدأ الأمر بصنع هيكل أساسي باستخدام خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد العادية، مثل البولي كربونات، وهو نوع من اللدائن الحرارية الشفافة. ثم يتحول بعد ذلك إلى الليزر لتحويل بعض الأجزاء إلى مادة خاصة تسمى الجرافين المستحث بالليزر، ووضعها في المكان المطلوب بالضبط. وأخيرا، تتم إضافة المزيد من المواد لتعزيز القدرات الوظيفية للمنتج النهائي.
يتم تمويل هذا العمل من خلال برنامج التصنيع المتقدم التابع لمؤسسة العلوم الوطنية (NSF)، ويقوم برنامج NSF I-CorpsTM بتوفير الأموال لاستكشاف التسويق التجاري.
وقال لين: "يساعدنا برنامج I-Corps على تحديد اهتمامات السوق واحتياجاته. في الوقت الحالي، نعتقد أنه سيكون موضع اهتمام باحثين آخرين، ولكننا نعتقد أنه سيفيد الشركات في نهاية المطاف. فهو سيقلل من وقت تصنيع النماذج الأولية للأجهزة من خلال السماح للشركات بصنع نماذج أولية في ورشاتها. هذه التكنولوجيا، المتوفرة فقط في جامعة ميسوري، واعدة بشكل كبير بتغيير طريقة تركيب المنتجات وتصنيعها".
وقال بوجينجدا تشنغ، طالب الدكتوراه في الهندسة الميكانيكية في جامعة ميزو والمؤلف الرئيسي للدراسة: "هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام هذا النوع من العمليات، وهو يفتح إمكانيات جديدة. أنا متحمس للتصميم. لقد أردت دائما أن أفعل شيئا لم يفعله أحد من قبل، وسأقوم بذلك هنا في جامعة ميسوري".
إحدى الفوائد الرئيسية هي أن المبتكرين يمكنهم التركيز على تصميم منتجات جديدة دون القلق بشأن كيفية تصميم نماذج أولية لها.
وقال جيان جافين لين، الأستاذ المشارك في الهندسة الميكانيكية وهندسة الطيران في جامعة ميسوري: "هذا يفتح المجال أمام أسواق جديدة تماما. سيكون لها تأثيرات واسعة النطاق على أجهزة الاستشعار التي يمكن ارتداؤها، والروبوتات القابلة للتخصيص، والأجهزة الطبية، والمزيد".
في الوقت الحالي، يمكن أن يكون تصنيع هيكل متعدد الطبقات - مثل لوحة الدوائر المطبوعة - عملية مرهقة تتضمن خطوات ومواد متعددة. هذه العمليات مكلفة، وتستغرق وقتا طويلا، ويمكن أن تولد نفايات تضر بالبيئة.
ليست التقنية الجديدة أفضل لكوكب الأرض فحسب، بل إنها مستوحاة من الأنظمة الموجودة في الطبيعة.
وقال تشنغ: "كل شيء في الطبيعة يتكون من مواد هيكلية ووظيفية. على سبيل المثال، تمتلك الثعابين الكهربائية المائية عظاما وعضلات تمكنها من الحركة. ولديها أيضا خلايا متخصصة يمكنها تفريغ ما يصل إلى 500 فولت لردع الحيوانات المفترسة. وقد ألهمت هذه الملاحظات البيولوجية الباحثين لتطوير طرق جديدة لتصنيع هياكل ثلاثية الأبعاد ذات تطبيقات متعددة الوظائف ولكن الأساليب الناشئة الأخرى لها قيود."
المصدر: عربي21
كلمات دلالية: سياسة اقتصاد رياضة مقالات صحافة أفكار عالم الفن تكنولوجيا صحة تفاعلي سياسة اقتصاد رياضة مقالات صحافة أفكار عالم الفن تكنولوجيا صحة تفاعلي تكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا الطباعة التكنولوجيا تكنولوجيا أبحاث الطباعة المزيد في تكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا سياسة سياسة تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا سياسة اقتصاد رياضة صحافة أفكار عالم الفن تكنولوجيا صحة ثلاثیة الأبعاد فی جامعة
إقرأ أيضاً:
جامعة المنصورة تُكرم الفريق المشارك في إجراء أول عملية بالعالم لبناء صمامات الأورطى
كرم الدكتور شريف يوسف خاطر رئيس جامعة المنصورة، اليوم الثلاثاء، الفريق المشارك بإجراء أول عملية بالعالم لبناء صمامات الأورطى بأنسجة ذاتية، وذلك تحت رعاية الدكتور أيمن عاشور وزير التعليم العالي والبحث العلمي، حيث بعث الوزير بتهنئة للفريق الطبي بجامعة المنصورة الذي نجح لأول مرة عالمياً في إجراء أوَّل جراحة من نوعها في العالم في جراحة القلب، لإعادة بناء مخرجَي البطينين الأيمن والأيسر من أنسجة ذاتية، بطريقة جمعت بين طريقتين متقدمتين جدًا في جراحة القلب لعلاج تضيق الصمام الأورطي في عملية واحدة.
وأكد وزير التعليم العالي بأن هذا الإنجاز العالمي يضاف إلى ملف الإنجازات الطبية بجامعة المنصورة، والذي نجحت في تحقيق نجاحات طبية واحدة تلو الآخر، كما يضاف أيضا لنجاح منظومة المستشفيات الجامعية في مصر التي بلغ عددها اليوم 145 مستشفى جامعي، منتشرة في ربوع الجمهورية وتقدم خدماتها لأكثر من 24 مليون مواطن سنوياً.
وأهدى الدكتور شريف خاطر درع جامعة المنصورة وشهادة تقدير، للدكتور محمد سند، أستاذ مساعد جراحة القلب والصدر ونائب مدير المركز، والدكتور سامح محمود سعيد أستاذ ورئيس قسم جراحات قلب الأطفال والبالغين والعيوب الخلقية ، كلية الطب بنيويورك، مركز وينشيستر الطبي، مستشفي ماريا فيراري، بالولايات المتحدة الأمريكية ، واللذان أشرفا على الفريق الطبي المشارك في إجراء العملية الذي كان لهم الفضل في تحقيق هذا الإنجاز الأول من نوعه عالميًّا داخل مستشفيات جامعة المنصورة، مشيداً بجهود الطاقم الطبي المشارك في إجراء الجراحة .
و أكد "خاطر" أن هذا النجاح هو فخر للقطاع الطبي ولكل منسوبي الجامعة، مشيراً إلى اعتماد الطريقة ونشر العملية عالميًّا في المجلة الأوروبية لجراحة القلب والصدر، بتاريخ 24 يناير 2025، وهي واحدة من أكبر المجلات العلمية المتخصصة في مجال جراحات القلب والصدر على مستوى العالم.
حضر التكريم الدكتور محمد عطية نائب رئيس الجامعة لشئون التعليم والطلاب، والدكتور طارق غلوش نائب رئيس الجامعة لشئون الدراسات العليا والبحوث، والدكتور وليد منير مدير مستشفى المنصورة الجامعي، والدكتور سامر رجال مدير مركز جراحة القلب والصدر.
وأكَّد رئيس الجامعة على حرص إدارة الجامعة على توفير كافة اللوجستيات المطلوبة، لإتاحة كافة السبل نحو استغلال هذا السبق العالمي، وتعظيم الإستفادة من الكوادر البشرية المتميزة وكذلك البنية التحية المتطورة بالمركز، في توفير وسائل التدريب المطلوبة بالتعاون مع كبريات المؤسسات الطبية العالمية المتخصصة، وإتاحة الموارد والتسهيلات اللازمة لإجراء البحوث الطبية والندوات وورش العمل المتخصصة، مما يساهم في تقديم أفضل الخدمات الطبية للمرضى تنفيذًا لتوجيهات القيادة السياسية وتحقيق رؤية مصر 2030 في مجال الرعاية الصحية المتقدمة والخدمات الطبية النوعية.
وأضاف "خاطر" أن مستشفيات جامعة المنصورة تحظى بثقة المواطنين؛ نظرًا لما تقدمه من خدمات طبية نوعية متميزة، وتميز كوادرها في كافة التخصصات، بالإضافة إلى مشروعات تطوير البنية التحتية التي تتم بالتوازي، من أجل توفير خدمات طبية على أعلى مستوي تتواكب والتطورات السريعة في مجال الطب، والتي تسهم في تقديم أفضل الخدمات الطبية للمواطنين.
وأشار "خاطر" إلى أهمية التعاون مع المؤسسات الطبية الرائدة في العالم لتدعيم الخبرات في الجراحات المعقدة والجديدة، واكتساب المهارات اللازمة للتوسع في تنفيذ مثل هذه الجراحات بالمركز لاحقًا.
ووجه الدكتور محمد عطيه البيومي تحية شكر وتقدير للفريق الطبي، مؤكداً أن تخصص جراحة القلب والصدر، وأيضا تخصص جراحة الأوعية الدموية بجامعة المنصورة، من التخصصات الطبية التي حدث بها قفزات كبيرة ونقلات نوعية خلال العشر سنوات الماضية، مؤكداً أن الجامعة تذخر بالكثير من الكفاءات الطبية النادرة، كما أنها تمتلك من التجهيزات والتقنيات الحديثة ما يمكنها من تقديم الخدمات التشخيصية والعلاجية لجميع المرضى، وفقا للمعايير القياسية.
كما أكد الدكتور طارق غلوش على أن صندوق البحوث بالجامعة يتيح كافة السبل لتسهيل إجراءات تقدم الباحثين، وتمويل المشروعات البحثية بالجامعة، مشيراً إلى الاستعداد لتقديم الدعم الكامل للمشروعات البحثية في مجال جراحات القلب والصدر، وكذلك خطة الجامعة المقبلة في تطوير منظومة الإحصاءات الطبية وتحليل البيانات مما يتيح قاعدة بيانات طبية ضخمة تمثل ثروة للاستفادة بها في تطوير البحوث الطبية.
وعبر البروفيسور سامح سعيد عن سعادته البالغة بالتعاون الطبي المشترك مع جامعة المنصورة، مشيداً بالدعم الذي وجده من إدارة الجامعة والكلية، وكذلك بالروح المتميزة لأعضاء الفريق الطبي بمركز جراحة القلب الذي أظهر تنظيم عالي وتعاون وحب متبادل بين الجميع.
وقد ضم الفريق الطبي من قسم جراحة القلب والصدر: أ.م.د جهاد عوض، د. محمد جبر ، د. فتوح علاء الدين، وفريق التخدير الجراحي: أ.د نبيل عبد الرؤوف، أ.د مجدي ممدوح ، أ.م.د إبراهيم عبد البصير، د. محمود عبد الفتاح ، د. محمود بدر. ومن الهيئة المعاونة، م.م محمد زهران، اسلام سعيد، محمود خطاب، م.م محمد الحلو ، م.م احمد عبد اللطيف ، م.م محمد رجب. ومن الأطباء المقيمين، ط.م شادي حسني، ط.م اسلام عصام، ط.م حازم فوده، ط.م محمد كمالو، ط.م دينا الوزير، ط.م رامز الشنان، بالإضافة لفريق هيئة التمريض، وفريق ماكينة القلب الصناعي والفنيين.
يذكر أن هذا هو التطبيق الأول عالمياً لإجراء "روس" و"أوزاكي" معًا لإنشاء إعادة بناء ذاتي كامل لكل من مسارات التدفق الخارجي للبطين الأيمن والأيسر، لمريضة تبلغ من العمر 23 عامًا، بطريقة جمعت بين طريقتين متقدمتين جدًا في جراحة القلب لعلاج تضيق الصمام الأورطي في عملية واحدة، وحققت هذه العملية ديناميكية سريان دم رائعة، مع عودة المريضة إلى حالتها الطبيعية، بعد أن ظلت المريضة 36 ساعة على جهاز التنفس الصناعي، ثم استمرت تحت الملاحظة حتى خرجت من المركز في اليوم السابع بعد الجراحة، واستمرت في التحسن خلال فترة المتابعة، حيث أظهرت الفحوصات كفاءة الصمام الأذيني البطيني الجديد والبطين الأذيني الجديد ووظائف البطين الجيدة، وهي بحالة صحية ممتازة جدًا الآن.
كما أن استحداث هذه العملية يعد سبق عالمي لجامعة المنصورة، يتيح السبل لفتح آفاق جديدة أمام تطوير علاجات جديدة لمشاكل القلب، كما يوفر التكاليف، ويحل مشكلة محدودية توفر المتبرعين والوصلات البشرية غالية الثمن، بالإضافة إلى تجنب المشاكل المعروفة المرتبطة بالطرق الأخرى.
جدير بالذكر أن مركز جراحة القلب والصدر بجامعة المنصورة هو أول مركز متخصص في الجراحات المتقدمة في جراحة القلب والصدر وجراحة الأوعية الدموية معًا في مصر والشرق الأوسط، ويضم 6 غرف عمليات بنظام الكبسولة، لجراحات القلب المفتوح، منها غرفة مجهزة لزراعة الرئة وجراحات الصدر، و33 سرير عناية مركّزة مجهز بأحدث الأجهزة والتقنيات، و82 سريراً لإقامة المرضي بالأقسام الداخلية.