أعلن فريق من الباحثين في تجمّع فراونهوفر الألماني للمواد المبرمجة (Fraunhofer Cluster of Excellence for Programmable Materials) عن تطوير نوع جديد من الأطراف الصناعية مصنوع بالكامل من مادة ميتا مبرمجة دون الحاجة إلى أي مكونات إلكترونية أو محركات ميكانيكية.

نُشر الخبر عبر موقع Interesting Engineering ونقله موقع Наука Mail العلمي.

التصميم في قلب الذكاء

تم تصنيع الطرف الصناعي الجديد، الذي يحمل اسم ProFi، من قطعة واحدة متكاملة من الميتاماتريال (Metamaterial)، وهي مادة يمكن برمجة خصائصها الفيزيائية أثناء مرحلة التصميم الهندسي.

يعتمد مبدأ عمل هذا الطرف على خلايا ثنائية الاستقرار مدمجة داخل البنية المادية، تحتوي كل منها على عناصر مرنة يمكنها التبدّل بين وضعين ثابتين.

هذه الخلايا قادرة على الحفاظ على وضعها دون طاقة خارجية، كما يمكنها التحرك تلقائيا بين الأوضاع الثابتة لتأدية مهام ميكانيكية تشبه حركة المفاصل الطبيعية.

الطباعة ثلاثية الأبعاد تُحدث ثورة في التصنيع

تم إنشاء النموذج الأولي للطرف باستخدام تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد، من خلال طريقتين أساسيتين:

الترسيب الطبقي المنصهر (Fused Deposition Modeling)

الانصهار الانتقائي بالليزر (Selective Laser Sintering)

تتيح هذه العملية طباعة الجهاز كقطعة واحدة دون الحاجة إلى تجميع أجزاء منفصلة، وهو ما يقلل التكاليف ويزيد من المتانة والمرونة الهيكلية.

الميتاماتريالات: مواد "مبرمجة" بذكاء هندسي

الميتاماتريالات هي جيل جديد من المواد التي تُكتسب خصائصها من تصميم بنيتها الداخلية وليس من تركيبها الكيميائي.

تستطيع هذه المواد تغيير شكلها ووظيفتها استجابةً لعوامل خارجية مثل الضغط أو الحرارة أو الحركة، مما يجعلها مثالية للاستخدام في الأجهزة الطبية والروبوتات المتطورة.

استخدامات متعددة في الطب والصناعة

يرى العلماء أن هذه التقنية تمتلك إمكانات هائلة في مجالات متعددة، منها:

الأطراف الصناعية للإنسان

القبضات الصناعية للروبوتات

الأجهزة الطبية والأدوات الجراحية

الدعامات والمفاصل الميكانيكية الذكية

ويواصل الباحثون حالياً دراسة إمكانات تطوير هذه المواد لتوسيع نطاق استخدامها في التطبيقات العملية اليومية.

ثورة في تصميم الأطراف الصناعية

يمثّل هذا الابتكار خطوة متقدمة نحو إنشاء أطراف صناعية خفيفة ومرنة وذاتية الحركة لا تعتمد على مصادر طاقة أو أسلاك، مما يجعلها أكثر راحة وفعالية للمستخدمين، ويمهد الطريق لجيل جديد من الأجهزة الميكانيكية "الذكية" المعتمدة على التصميم فقط.