نجح فريق بحثي كوري مشترك في تطوير أول تقنية طباعة رباعية الأبعاد تعتمد على نفايات الكبريت الصناعية، ما يتيح إنتاج روبوتات مرنة قادرة على الحركة الذاتية والاستجابة لمؤثرات خارجية مثل الحرارة والضوء والمجالات المغناطيسية.

وشارك في قيادة هذا الإنجاز باحثون من المعهد الكوري لأبحاث التكنولوجيا الكيميائية بالتعاون مع جامعات كورية بارزة.

ما هي الطباعة رباعية الأبعاد؟

تُعد الطباعة رباعية الأبعاد تطورا متقدما للطباعة ثلاثية الأبعاد، حيث لا تقتصر على إنتاج أشكال ثابتة، بل تضيف عنصر الزمن، ما يسمح للمواد بتغيير شكلها أو سلوكها بعد التصنيع عند التعرض لمحفزات معينة.

مادة جديدة بخصائص ذكية

طور الباحثون نوعا جديدا من البوليمرات الغنية بالكبريت يُعرف باسم (PSNs)، يتميز بخصائص "ذاكرة الشكل"، حيث يمكنه تغيير شكله والعودة إلى حالته الأصلية حسب درجة الحرارة أو التعرض للضوء.

كما تم تعزيز هذه المواد بإضافة جسيمات مغناطيسية بنسبة 20%، ما أتاح تصنيع روبوتات صغيرة (أقل من نصف بوصة) يمكنها الحركة عبر توجيهها بالمجالات المغناطيسية دون الحاجة إلى محركات.

روبوتات تتحرك دون محركات أو أجزاء ميكانيكية

من أبرز مزايا هذه التقنية أن الروبوتات الناتجة لا تحتوي على أجزاء ميكانيكية تقليدية، بل تتحرك بشكل ذاتي استجابة للمؤثرات الخارجية، ما يقلل من التعقيد ويزيد من كفاءة الأداء.

تقنية لحام مبتكرة باستخدام الليزر

تعتمد عملية تجميع المكونات على تقنية متقدمة، حيث يتم استخدام ليزر بالأشعة تحت الحمراء لمدة ثماني ثوانٍ فقط لإحداث تفاعل كيميائي يربط الأجزاء معا.

وخلال هذه العملية، تنكسر الروابط الداخلية للكبريت مؤقتا ثم تعود للاتصال، ما يسمح بلحام القطع دون الحاجة إلى مواد لاصقة.

نماذج تطبيقية معقدة

استعرض الباحثون قدرات التقنية من خلال تصنيع هياكل معمارية معقدة، من بينها نموذج مصغر لكنيسة ساغرادا فاميليا، بالإضافة إلى نموذج لملعب بسقف متحرك.

وقد تم بناء هذه النماذج من وحدات منفصلة قادرة على تغيير شكلها عند الطلب، ما يبرز دقة ومرونة هذه التكنولوجيا.

إعادة تدوير كاملة وتقليل النفايات

من أهم مميزات هذه التقنية أنها تتيح إعادة تدوير المواد بالكامل. فعند انتهاء عمر المنتج، يمكن إذابته وإعادة استخدامه دون فقدان الجودة أو الكمية.

ويمثل ذلك نظام تصنيع مغلق يقلل بشكل كبير من النفايات الصناعية، ويعزز الاستدامة في الصناعات المتقدمة.

أهمية الابتكار في مستقبل الروبوتات

تُعد الروبوتات المرنة من المجالات الواعدة، خاصة في تطبيقات مثل:

الطب وتوصيل الأدوية

التصنيع الدقيق

التقنيات الحيوية

وكانت أبرز التحديات تتمثل في المواد المستخدمة، إلا أن هذه التقنية الجديدة تقدم حلاً يجمع بين القوة والمرونة والاستدامة.

خطوة نحو صناعة أكثر استدامة وذكاءً

يمثل هذا الابتكار نقلة نوعية في مجال الروبوتات والتصنيع، حيث يجمع بين إعادة تدوير النفايات وتطوير مواد ذكية قادرة على الحركة الذاتية، ما قد يسهم في تشكيل مستقبل أكثر استدامة للتكنولوجيا.