زار برنامج Qiangguo Zhizao مؤخراً شركة Cprint 3D في فوشان لإنتاج فيلمين وثائقيين، أحدهما عن تجاوز حواجز الطباعة بنفث الشمع (《破蜡突围》) والآخر عن التشكيل بالرمل (《聚沙成器》)، ليوثقا ما يقارب عقداً من التطوير في الطباعة ثلاثية الأبعاد بالشمع والرمل.
من نموذج شمعي عالي الجودة إلى قالب أو قلب رملي يُبنى طبقة بعد طبقة، يطرح الفيلمان سؤالاً أساسياً في التصنيع المتقدم: كيف يمكن امتلاك المعدات الحيوية والمواد المخصصة والتحكم البرمجي وعمليات الإنتاج بصورة مستقلة وتشغيلها بموثوقية داخل المصنع؟
تجاوز عنق الزجاجة في مرحلة النموذج الشمعي للسباكة الدقيقة
في السباكة بالشمع المفقود يحدد النموذج الشمعي هندسة التجويف في المراحل اللاحقة، ولذلك تؤثر دقته واستقراره في مسبوكات مثل ريش التوربينات ومكونات الروبوتات والأجهزة الطبية المتقدمة. ولسنوات اعتمد المصنعون الصينيون على طابعات نفث شمع متطورة وشموع مخصصة ومكونات رئيسية مستوردة، مع ما يرافق ذلك من أسعار مرتفعة ومهل توريد طويلة ومخاطر انقطاع الإمداد.
بدأ يانغ ونيان دراسة الطباعة ثلاثية الأبعاد بنفث الشمع عام 2016. وبعد تعثر جولتين مبكرتين من التطوير، أعاد الفريق بناء برنامج بحث وتطوير مستقر في 2021، وطرح الجيل الأول من المعدات المحلية للتطبيق في 2022. ومع الاستخدام الفعلي ظهرت مشكلات انسداد الفوهات واستقرار المواد والتشغيل المتواصل، فتحول الهدف من صنع آلة إلى تحقيق موثوقية إنتاجية.
من الشمع المخصص إلى الجيل الثاني: استكمال منظومة تقنية متكاملة
وفقاً لمعاينة البرنامج، واصل فريق البحث والتطوير اختبارات التركيبات وتشغيل المعدات خلال عطلة عيد الربيع 2023، ونتج عن ذلك نحو 50 طناً من الشمع المرفوض. وبعد تحقيقات متكررة تمكن الفريق من حل انسداد الفوهات الناتج عن ترسب البوليمرات، وأصبح يمتلك التركيبة الأساسية للشمع المخصص للنفث.
في النصف الثاني من 2023 أوقف مورد خارجي مؤقتاً توريد رؤوس الطباعة الرئيسية. وحتى بعد استئناف التوريد بقيت جودة المكونات وخدمة ما بعد البيع مصدر مخاطرة. لذلك طورت Cprint 3D منصة من الجيل الثاني بهندسة تغذية متعددة الرؤوس والشموع والقنوات، إلى جانب معدات فحص وبرنامج تقطيع ونظام تحكم مطورة داخلياً. وتشير مواد البرنامج إلى دقة تحكم حراري تبلغ ±1 درجة مئوية وخطأ في قذف الشمع لا يتجاوز ميكرونين. وهكذا لم يعد الإنجاز مجرد آلة، بل تكامل المعدات والمواد والبرمجيات والفحص والعملية.
من الشمع إلى الرمل: تقليص دورة تجهيزات السباكة
تعتمد السباكة الرملية التقليدية على النماذج وصناديق القلوب. وقد يستغرق تصميم التجهيزات وتصنيعها أسابيع أو أشهراً، كما قد يفرض تعديل التصميم إعادة العمل من البداية. أما الطباعة ثلاثية الأبعاد بالرمل فتصنع القوالب والقلوب مباشرة من بيانات رقمية مجهزة، وتقلل الاعتماد على التجهيزات التقليدية وتزيد المرونة عند تطوير منتجات جديدة أو قنوات داخلية معقدة أو دفعات صغيرة.
لكن أسعار المعدات والرمال المتخصصة وتكاليف التشغيل المستمرة حدّت من الانتشار. بدأ يانغ وفريقه تطوير الطباعة ثلاثية الأبعاد بالرمل عام 2015 بهدف عملي: جعل التقنية ميسورة وسهلة الاستخدام لعدد أكبر من المسابك الصغيرة والمتوسطة.
التوافق مع الرمل العادي واستصلاحه يخفضان حاجز التبني
بدلاً من الاعتماد الكامل على رمل متخصص عالي الانسيابية، اتبع الفريق نهجاً مرناً تجاه أنواع الرمل. وينقل نظام تحكم دقيق قائم على التغذية بالحزام الرمل العادي الأقل انسيابية بصورة مستقرة، ويوازن بين القياس والفرد واستقرار الطباعة، مما يقلل الحاجة إلى مواد مرتفعة التكلفة.
كما عالج الفريق الرمل المستعمل بعد السباكة. واستلهاماً من عمليات تكليس المعادن، طور فرناً دواراً كهربائياً مدمجاً يجمع المعالجة الحرارية العالية والتنظيف الميكانيكي لاستعادة صلاحية الرمل للطباعة. ويعمل التوافق مع الرمل العادي وإعادة استخدام الرمل المستصلح معاً على خفض الاستهلاك اليومي وتكاليف التشغيل.
تصنع الطابعة ثلاثية الأبعاد بالرمل القوالب والقلوب، بينما تبقى عمليات تجميع القالب وصب المعدن وفحص الجودة ضرورية. ولا تكمن قيمتها في استبدال عملية السباكة كاملة، بل في تحويل إحدى أكثر مراحلها الأولية اعتماداً على التجهيزات إلى عملية تصنيع تقودها البيانات الرقمية.
من الشمع إلى الرمل، الاختراق أكبر من آلة واحدة
تنتج الطباعة بنفث الشمع نماذج رقمية للسباكة بالشمع المفقود، بينما تحول الطباعة بالرمل صناعة القوالب والقلوب إلى عملية رقمية. تختلف العمليتان، لكن الأسئلة الصناعية متشابهة: هل تعمل المعدات باستقرار؟ هل تتوافر المواد باستمرار؟ هل يمكن تطوير البرمجيات والتحكم بصورة مستقلة؟ وهل تناسب التكلفة الكلية الإنتاج الحقيقي؟ يبين عمل Cprint 3D على مدى نحو عقد أن الإحلال المحلي لا يعني نسخ آلة، بل استكمال منظومة متكاملة من المواد والبرمجيات والفحص والتحكم وإعادة استخدام الموارد.
سيُعرض الفيلمان من Qiangguo Zhizao لأول مرة في 10 أكتوبر 2026 على قناة Old Stories التابعة لـ China New Film، بالتزامن مع CCTV Mobile TV، مع إعادات في 11 أكتوبر.