الطباعة ثلاثية الأبعاد حاليًا سوق محتمل بقيمة 500 مليار دولار

لآلاف السنين، اعتمدنا على عمليات مثل الحدادة والصب باستخدام قوالب الانطباع لإنشاء أدوات وسلع استهلاكية متزايدة التعقيد. ومع ذلك، شهدت التكنولوجيا المرتبطة بهذه العمليات التصنيعية قفزة هائلة في السنوات الأخيرة بفضل ظهور التصنيع الإضافي – المعروف غالبًا باسم الطباعة ثلاثية الأبعاد.

التصنيع الإضافي هو عملية يتحكم فيها الحاسوب يتم من خلالها صهر وتصلب وسائط متخصصة (عادةً ما يُطلق عليها ‘الخيط’) طبقة بطبقة. حسب حجم الطابعة واحتياجات المشروع، يمكن أن تتراوح الخيوط المستخدمة من بلاستيك ABS إلى معادن سائلة، وإدماجات ألياف الكربون، وأكثر من ذلك. وهذا يتيح إنشاء عناصر لا يحدها سوى إبداع الإنسان.

في عام 2023، نمت هذه التقنية إلى درجة أنها أصبحت متاحة بسهولة ليس فقط على المستوى الصناعي، بل أيضًا للهواة وكل من بينهما.

المصدر – ARK Invest ‘Big Ideas 2023’ الصفحة 131

بعيدًا عن أخذ أمور مثل Wrights Law في الاعتبار – التي تنص أساسًا على أنه كلما صنعنا شيئًا أكثر، أصبحنا أفضل في صنعه – يتوقع الكثيرون أن يستمر قطاع التصنيع الإضافي في الازدهار بناءً على قدرته على إحداث تحول في العديد من القطاعات الأخرى. تسلط ARK Invest الضوء على ذلك في تقريرها الأخير ‘Big Ideas 2023’، حيث تتوقع أنه عند تطبيقه على الأسواق الحالية “ستكون الطباعة ثلاثية الأبعاد فرصة سوقية بقيمة 500 مليار دولار”.

نظرة إلى عام 2030، تتصور الأبحاث أن يحافظ التصنيع الإضافي على معدل نمو سنوي مركب (CAGR) يبلغ 21٪، ويبلغ حجم السوق أكثر من 77 مليار دولار.

المصنعون والمبتكرون

قبل الخوض في بعض الأمثلة على كيفية تغيير التصنيع الإضافي للطريقة التي نتعامل بها مع أمور مثل الهندسة الإنشائية والرعاية الصحية وغيرها، إليكم بعض الأمثلة على الشركات المشاركة مباشرةً في هذا القطاع. هذه الأمثلة ليست توصيات استثمارية، بل تهدف إلى تسليط الضوء على اللاعبين الرئيسيين الذين يعملون على تعزيز التقنية.

Autodesk Inc. (ADSK)

مكوّن أساسي يجعل التصنيع الإضافي ممكنًا هو البرمجيات التي تسمح بإنشاء وتنفيذ خطط تصميم المنتجات. هنا يأتي دور Autodesk، حيث تقدم مجموعة كاملة من البرامج (Fusion 360، Netfabb، Tinkercad) المصممة خصيصًا للتصنيع الإضافي.

تقع مقر Autodesk في كاليفورنيا، الولايات المتحدة. في عام 2022، حققت الشركة إيرادات قدرها 4.4 مليار دولار.

Stratasys, Ltd (SSYS)

تُعد هذه الشركة رائدة في قطاع التصنيع الإضافي. من خلال مجموعة طابعاتها ثلاثية الأبعاد وخدماتها، تقدم الشركة حلولًا تستهدف مجموعة متنوعة من المجالات، بما في ذلك الفضاء، وطب الأسنان، والسيارات، وأكثر.

يقع مقر Stratasys في مينيسوتا، الولايات المتحدة. في عام 2021، حققت الشركة إيرادات قدرها 606.3 مليون دولار.

Xerox Holdings Corp. (XRX)

في عام 1980، باع المستقبلي الشهير راي كورزويل تقنيات مختلفة، بما في ذلك الماسح الضوئي المسطح، إلى شركة Xerox. ومنذ ذلك الحين، أصبحت Xerox مرادفًا للماسحات الضوئية والطابعات عمومًا، وأصبح اسمًا مألوفًا في كل منزل.

فيما يتعلق بالتصنيع الإضافي، استفادت Xerox من قدرتها على البحث والتطوير لإنشاء منتجات مثل ElemX، التي تسمح بطباعة المعادن السائلة.

يقع مقر Xerox في كونيتيكت، الولايات المتحدة. في عام 2022، حققت الشركة إيرادات قدرها 7.11 مليار دولار.

أين تكمن الفرصة

إذن نعلم أن توقعات طموحة تُصنع لمستقبل التصنيع الإضافي. ومع ذلك، ما هي تطبيقات هذه التقنية التي تشكل الأساس لتلك التوقعات؟ فيما يلي بعض الأمثلة القليلة من بين العديد.

Healthcare

كل إنسان فريد. وبالتالي، لا يوجد حل واحد يناسب الجميع عندما يتعلق الأمر بالأجهزة الطبية. ومع وضع ذلك في الاعتبار، تُعد الرعاية الصحية مثالًا مثاليًا لصناعة جاهزة للتغيير عبر التصنيع الإضافي.

• هل تحتاج إلى مفصل حوض جديد؟ يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد تقديم نسخة مثالية مخصصة للمستلم.
• هل تحتاج إلى تقويم الأسنان؟ يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد تقديم إدخالات مخصصة لضمان مشية صحيحة للمسنين لتقليل السقوط، وتقليل ضرر المفاصل، وحتى مساعدة مرضى السكري.
• هل تحتاج إلى طرف صناعي؟ يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد تقديم حلًا اقتصاديًا للمبتورين لاستعادة استخدام جميع أطرافهم.
• هل تحتاج إلى جراحة قلبية وعائية؟ تتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد إنشاء زرعات مخصصة للمريض مثل الدعامات والصمامات، مما يجعل الجراحات أكثر فعالية.

فيما يتعلق بالرعاية الصحية، تستمر القائمة بلا نهاية، وهذا هو السبب في اعتقاد ARK Invest أنه إلى جانب قطاع الفضاء، يمثل أحد أكثر تطبيقات التصنيع الإضافي ربحية في السنوات القادمة.

Robotics / Machinery

في حين كان للروبوتات حضور في الأفلام منذ عام 1918 في فيلم ‘The Master Mystery’، إلا أن الثمانينات شهدت تحولها إلى جزء من الثقافة الشعبية من خلال أفلام مثل Rocky IV وShort Circuit كأمثلة بارزة. كان السبب الرئيسي لذلك هو أن التكنولوجيا اللازمة لإنشاء روبوتات متكلمة كانت لا تزال تُعتبر بعيدة عقود، لكنها انتقلت من الخيال إلى الواقع. الآن، في عام 2023، أصبح التصنيع الإضافي مستعدًا للعب دور رئيسي في تحويل هذه النظرات المستقبلية إلى حقيقة، مع مشاريع مثل Atlas (كما يظهر في الفيديو التالي) وInMoov التي تقود الطريق.

يتم الآن دعم تطوير مثل هذه المشاريع بشكل كبير بفضل التصنيع الإضافي، حيث تسمح العمليات بـ

• إنشاء أجزاء قليلة الحجم بتكلفة فعّالة
• زيادة نسبة القوة إلى الوزن للمكونات
• إزالة العديد من تعقيدات الهندسة

مع استمرار الأبحاث التي تزيد من فهمنا للروبوتات، نحن أقرب كثيرًا لرؤية أمثلة واقعية مما يعتقده الكثيرون. لا شك أن النظر إلى المستقبل خلال 5-10 سنوات سيظهر أن التصنيع الإضافي سيستمر في لعب دور مهم لتحقيق ذلك.

Aerospace & Military Applications

في منتصف عام 2022، شهدت سفينة بحرية أمريكية، USS Essex، تركيب جهاز ElemX. هذا الجهاز من تصنيع Xerox، ويتيح طباعة المعادن السائلة. يُعد هذا التركيب ملحوظًا لأنه يُستخدم لاختبار قدرة الطابعات ثلاثية الأبعاد في الموقع على المساعدة في ‘الجاهزية التشغيلية’ لهذه السفن.

يتجاوز استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد العمليات العسكرية البحرية إلى الفضاء. ليس فقط أن الجهات الحكومية مثل NASA تبني مكونات الصواريخ عبر التصنيع الإضافي، بل تُجرى أبحاث لاختبار جدوى التقنية في بيئات منخفضة الجاذبية. إذا نجحت، قد يعني ذلك صيانة أسهل للمحطات الفضائية، ومساكن خارج الأرض، وأكثر.

جاذبية التصنيع الإضافي في التطبيقات العسكرية والفضائية تتجاوز مجرد سهولة إنشاء الأجزاء عند الطلب. مع تزايد فهمنا لعلوم المواد، نطور وسائط جديدة توفر نسب قوة إلى وزن أفضل وأفضل – وهو مفتاح للفعالية من حيث التكلفة وسلامة الهيكل في الهياكل المعقدة.

هل هناك حرف ‘D’ إضافي؟

إذا لم تكن جميع الأمثلة السابقة كافية لإقناعك بجدوى التصنيع الإضافي، فضع في اعتبارك أننا لا نكتشف هذه الاستخدامات إلا الآن بناءً على فهمنا الحالي لعلوم المواد.

نظرة إلى عام 2030 وما بعده، يتوقع الكثيرون خطوة رئيسية للتصنيع الإضافي وهي إضافة حرف ‘D’ آخر إلى العملية من خلال تطوير ‘الطباعة رباعية الأبعاد’ (4D-printing).

تشير الطباعة رباعية الأبعاد إلى استخدام ما يسميه الكثيرون ‘المادة القابلة للبرمجة’. إنها في الأساس طباعة ثلاثية الأبعاد تستخدم وسطًا يتفاعل مع محفز خارجي (حراري، كهربائي، إلخ) بعد الإنشاء.

عند إتقانها، ستمكن هذه العمليات من إنتاج منتجات يمكنها تغيير الشكل/الحجم، وإصلاح نفسها ذاتيًا عبر ‘ذاكرة’ هيكلية، وأكثر من ذلك.

الكلمة الأخيرة

في حين أن العديد من المنتجات النهائية التي تم إنشاؤها عبر الطباعة ثلاثية الأبعاد والتي تم تسليط الضوء عليها في هذه المقالة متاحة اليوم من خلال طرق أكثر رسوخًا، فإن الفروقات الرئيسية هي الكفاءة، وسهولة الوصول، والتكلفة التي تسمح بها التقنية لإنتاجها.

نظرة إلى المستقبل، لا يزال احتمال أن يغيّر التصنيع الإضافي العديد من القطاعات ويفتح أبوابًا جديدة لما يمكن للعبقرية البشرية تحقيقه اقتراحًا جذابًا. ومع وضع ذلك في الاعتبار، قد لا تكون التوقعات التي تشير إلى ارتفاع قيمة القطاع بمئات المليارات في السنوات القادمة بقدر ما تبدو غير واقعية.