كل ما تحتاج لمعرفته عن ماضي وحاضر ومستقبل الطباعة المجسمة

كانت تقنية التصلب الضوئي في الأحواض، وتحديدًا الطباعة المجسمة بالليزر (SL/SLA)، أول تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد في السوق. اخترعها تشاك هول عام 1984، وحصل على براءة اختراعها عام 1986، وأسس شركة 3D Systems. تعتمد هذه العملية على استخدام شعاع ليزر لبلمرة مادة مونومر حساسة للضوء في حوض. تلتصق الطبقات المتصلبة (المُعالجة) بلوحة بناء تتحرك لأعلى أو لأسفل حسب الجهاز، مما يسمح بتكوين طبقات متتالية. يمكن لأنظمة SLA أيضًا إنتاج أجزاء صغيرة ودقيقة للغاية باستخدام قطر شعاع ليزر صغير، في عملية تُعرف باسم الطباعة المجسمة بالليزر الدقيقة (µSLA). كما يمكنها إنتاج أجزاء كبيرة جدًا باستخدام قطر شعاع أكبر وأوقات إنتاج أطول، ضمن أحجام بناء تتجاوز مترين مكعبين.

تم طرح طابعة SLA-1 Stereolithography (SLA)، وهي أول طابعة ثلاثية الأبعاد تجارية، من قبل شركة 3D Systems في عام 1987.

تتوفر اليوم عدة أنواع من تقنية التصلب الضوئي في أحواض زجاجية. أول تقنية ظهرت بعد تقنية التصليد الضوئي المجسم (SLA) هي تقنية المعالجة الضوئية الرقمية (DLP)، التي طورتها شركة تكساس إنسترومنتس وطُرحت في الأسواق عام ١٩٨٧. بدلاً من استخدام شعاع ليزر للتصلب الضوئي، تستخدم تقنية DLP جهاز عرض ضوئي رقمي (مشابه لجهاز عرض التلفزيون العادي). وهذا ما يجعلها أسرع من تقنية SLA، إذ يمكنها تصلب طبقة كاملة من الجسم دفعة واحدة (وهي عملية تُعرف باسم "العملية المستوية"). مع ذلك، تعتمد جودة الأجزاء على دقة جهاز العرض، وتتراجع مع زيادة حجمها.

على غرار تقنية بثق المواد، أصبحت الطباعة المجسمة الضوئية (Stereolithography) أكثر سهولةً مع توفر أنظمة منخفضة التكلفة. اعتمدت الأنظمة الأولى منخفضة التكلفة على عمليتي SLA وDLP الأصليتين. مع ذلك، ظهر في السنوات الأخيرة جيل جديد من الأنظمة المدمجة منخفضة التكلفة للغاية، والتي تعتمد على مصادر إضاءة LED/LCD. يُعرف التطور التالي لعملية البلمرة الضوئية في الأحواض باسم البلمرة الضوئية "المستمرة" أو "بدون طبقات"، والتي تعتمد عادةً على بنية DLP. تستخدم هذه العمليات غشاءً، عادةً ما يكون من الأكسجين، لتمكين معدلات إنتاج أسرع ومستمرة. سُجّلت براءة اختراع هذا النوع من الطباعة المجسمة الضوئية لأول مرة عام 2006 من قِبل شركة EnvisionTEC، وهي شركة DLP أعيد تسميتها لاحقًا إلى ETEC بعد استحواذ شركة Desktop Metal عليها. مع ذلك، كانت شركة Carbon، ومقرها وادي السيليكون، أول من طرح هذه التقنية في السوق عام 2016، ومنذ ذلك الحين رسّخت مكانتها كشركة رائدة في هذا المجال. تُتيح تقنية شركة كاربون، المعروفة باسم DLS (التخليق الضوئي الرقمي)، معدلات إنتاجية أعلى بكثير، فضلاً عن القدرة على إنتاج أجزاء باستخدام مواد هجينة متينة، تجمع بين المواد المتصلبة حرارياً والبوليمرات الضوئية. وقد طرحت شركات أخرى، مثل ثري دي سيستمز (الشكل 4)، وأوريجين (التي أصبحت الآن جزءاً من ستراتاسيس)، ولوكس كريو، وكاريما، وغيرها، تقنيات مماثلة في السوق.