التقدم في الطباعة بالنفاث الهوائي يتيح تصنيع الدوائر الكهربائية على الأسطح المنحنية ثلاثية الأبعاد

برزت تقنية جديدة للطباعة بالنفاث الهوائي (Aerosol Jet Printing) القادرة على تصنيع دوائر إلكترونية عالية الدقة مباشرة على أسطح معقدة ومنحنية ثلاثية الأبعاد كمحفز محتمل للجيل القادم من تصنيع الأجهزة، وفقاً لتقرير نشرته الصحفية المتخصصة في التكنولوجيا Neetika Walter في 18 سبتمبر 2026. وتتجاوز طريقة الترسيب القائمة على الرذاذ قيود التصنيع المستوي التقليدي عن طريق تحويل الأحبار الموصلة إلى رذاذ دقيق للغاية، ما يتيح ترسيب مسارات دقيقة على مقياس الميكرون عبر التضاريس غير المنتظمة، والأشكال الكروية، والهندسات المتدرجة. ومن خلال الاستغناء عن الحاجة إلى ركائز لوحات الدوائر المسطحة، توفر هذه التقنية مساراً نحو دمج المستشعرات والهوائيات والوصلات البينية بسلاسة في المكونات الهيكلية عبر قطاعات الطيران والفضاء، والأجهزة الطبية، والإلكترونيات الاستهلاكية.

## Key facts - أعدت الصحفية المتخصصة في التكنولوجيا Neetika Walter تقريراً في 18 سبتمبر 2026 حول تقنية طباعة قائمة على الرذاذ مصممة لترسيب الدوائر الإلكترونية على الأسطح المنحنية ثلاثية الأبعاد. - تستخدم العملية الطباعة بالنفاث الهوائي، حيث يتم تحويل السوائل الموصلة الوظيفية إلى رذاذ دقيق يتم تركيزه وتوجيهه نحو أهداف غير مستوية. - يتيح الترسيب بالنفاث الهوائي تصنيع الدوائر دون تلامس مباشر، مع الحفاظ على التركيز على الهدف عبر مسافات فاصلة متغيرة وتضاريس غير منتظمة. - تعتمد الطباعة الضوئية المستوية التقليدية وتجميع التركيب السطحي على ركائز مسطحة، بينما تتيح الطباعة بالرذاذ دمج الإلكترونيات الهيكلية مباشرة في هياكل الأجهزة. - تشمل التطبيقات المحتملة الغرسات الطبية المصغرة، وهوائيات الرادار والاتصالات المنحنية، وأجهزة المراقبة القابلة للارتداء والمرنة، والتوصيلات الهيكلية الخفيفة في مجال الطيران والفضاء.

## What happened يسلط التطور الذي أفادت به Neetika Walter الضوء على الطباعة بالنفاث الهوائي بتقنية تصنيع مضافة ودون تلامس، مصممة لمعالجة القيود الفيزيائية لتصنيع الدوائر التقليدية. في التصنيع الإلكتروني القياسي، تُحفر المسارات الموصلة على لوحات ألياف زجاجية مسطحة وصلبة — مثل شرائح FR-4 القياسية — أو شرائح بلمرية مرنة باستخدام الطباعة الضوئية متعددة الخطوات، أو النقش الكيميائي، أو الطباعة الشاشية المباشرة. تتطلب هذه العمليات أساساً هندسة مستوية، مما يجبر مهندسي التصميم على وضع مجمعات الدوائر المسطحة داخل أغلفة صلبة وتوصيلها عبر حزم أسلاك ضخمة أو كابلات مسطحة مرنة.

وتغير طريقة الطباعة القائمة على الرذاذ هذا النموذج من خلال تحويل المواد الوظيفية السائلة — وعادة ما تكون تركيبات حبر محملة بجسيمات معدنية نانوية موصلة، أو مواد نانوية كربونية، أو بوليمرات وظيفية — إلى سحابة رذاذ جزيئية. تقوم أجهزة التفتيت الموجية أو الهوائية بتفتيت الحبر السائل إلى قطيرات مجهرية تتراوح أقطارها عادة بين ميكرومتر واحد وخمسة ميكرومترات. ثم ينقل رذاذ كثيف من هذه القطيرات عبر غاز ناقل إلى رأس ترسيب متخصص. وداخل فوهة الطباعة، يحيط تدفق غاز غلافي حقيقي بتيار الرذاذ، ويركزه ديناميكياً في نفاث ميكروي مضغوط بدقة.

ونظراً لأن تيار الرذاذ المركز يخرج من الفوهة كشعاع متوازٍ، فإنه يحافظ على دقة مكانية عالية عبر مسافة فاصلة تبلغ عدة مليمترات. تتيح هذه المسافة الخالية دون تلامس للفوهة تتبع تضاريس الأجسام المعقدة ثلاثية الأبعاد دون إجراء تلامس مادي مع الركيزة. وتعمل أنظمة التحكم في الحركة متعددة المحاور، مثل الهياكل الروبوتية خماسية المحاور أو الأذرع الروبوتية المفصلية، على تحريك رأس الطباعة أو الجسم المستهدف ديناميكياً، مما يتيح طباعة الخطوط الموصلة ومجموعات المستشعرات والوصلات البينية حول المنحنيات الضيقة، وداخل التجافيف الغائرة، وعبر الزوايا المركبة غير المستوية. وبمجرد ترسيبها، تخضع المسارات المطبوعة للتلبيب الحراري أو الليزري أو الضوئي لتبخير المذيبات الناقلة ودمج الجسيمات النانوية المعدنية في مسارات كهربائية متصلة وعالية التوصيل.

## Why it matters تمثل القدرة على طباعة الدوائر الإلكترونية مباشرة على أسطح ثلاثية الأبعاد وغير مستوية تحولاً هيكلياً في هندسة الأجهزة وتصميم المنتجات. في التصنيع التقليدي، تفرض الهندسة المستطيلة للوحات الدوائر المطبوعة قيوداً شديدة على المساحة الداخلية داخل الأجهزة الإلكترونية. ومن خلال الانتقال من لوحات الدوائر المستوية إلى الإلكترونيات الهيكلية المدمجة، يمكن للمصنعين تحويل الغلاف الخارجي أو الإطار الهيكلي للجسم إلى لوحة الدوائر نفسها.

في تطبيقات الطيران والفضاء والدفاع، حيث يؤثر كل جرام من الوزن مباشرة على استهلاك الوقود وقدرة الحمولة، فإن استبدال حزم التوصيل التقليدية ولوحات الدوائر الضخمة بدوائر الرذاذ ذات الكتابة المباشرة يمكن أن يقلل من الوزن الإجمالي للنظام بنسب ملموسة. ويمكن طباعة مصفوفات الرادار المنحنية، والهوائيات المتوافقة، ومستشعرات مراقبة السلامة الهيكلية مباشرة على مكونات التوربينات، أو حواف الأجنحة، أو ألواح هيكل الطائرة، مما يحافظ على الانسيابية الهوائية مع إضافة قدرات تشخيصية.

وفي القطاع الطبي الحيوي، تفتح الطباعة بالرذاذ آفاقاً للغرسات الطبية المخصصة وأجهزة المراقبة القابلة للارتداء غير الجراحية. ويمكن لشبكات المستشعرات المجهرية المطبوعة على الأسطح المنحنية لغرسات العظام، أو أجهزة القلب، أو التعويضات السنية أن توفر قياسات سلكية أو لاسلكية عن بعد في الوقت الفعلي حول السلامة الهيكلية، أو الإجهاد، أو المؤشرات الحيوية دون تغيير ملاءمة الجهاز لجسم الإنسان. علاوة على ذلك، في الإلكترونيات الاستهلاكية وأجهزة إنترنت الأشياء، تسهل الطباعة بالرذاذ المباشرة التصغير الفائق، مما يسمح للساعات الذكية، والأجهزة السمعية، والأجهزة البصرية بدمج الهوائيات ومستشعرات اللمس مباشرة على أغطيتها الزجاجية أو البلاستيكية المنحنية، مما يحرر الحجم الداخلي لخلايا بطارية أكبر أو أجهزة معالجة إضافية.

## The background للتقييم السياقي للتقدم في الطباعة بالنفاث الهوائي الذي أوردته Neetika Walter، من الضروري فحص تطور الإلكترونيات المطبوعة على مدى العقود الماضية. تعتمد الإلكترونيات الدقيقة التقليدية بالدرجة الأولى على الطباعة الضوئية، وهي عملية طرحية تأسست في منتصف القرن العشرين حيث تُغطى رقاقات السيليكون أو الشرائح المغطاة بالنحاس بمقاوم للضوء، وتُعرض للأشعة فوق البنفسجية عبر أقنعة ضوئية، ثم تُنحش كيميائياً. ورغم أن الطباعة الضوئية تحظى بدقة مسارات دون الميكرون الضرورية للدوائر المدمجة، إلا أنها تتطلب بيئات غرف نظيفة مكلفة، وتنتج نفايات كيميائية كبيرة، وتبقى مقتصرة تماماً على الركائز المسطحة والمستوية.

في أواخر التسعينيات وأوائل القرن الحادي والعشرين، برزت الإلكترونيات المطبوعة المضافة كبديل أقل تكلفة وأعلى إنتاجية. وسمحت تقنيات مثل الطباعة الشاشية، والطباعة الغائرة، والطباعة بالحبر النفاث حسب الطلب بتطبيق الأحبار الوظيفية — مثل معلقات رقائق الفضة والبوليمرات الموصلة مثل PEDOT:PSS — بشكل انتقائي دون نقش طرحي. وحققت الطباعة بالحبر النفاث شعبية بسبب طبيعتها الرقمية والخالية من الأقنعة، لكنها تعاني من قيود فيزيائية: إذ يجب الحفاظ على لزوجة الحبر ضمن نطاق ضيق (عادة بين 1 و20 سنتيبواز)، وانسداد الفوهات متكرر، كما أن القطرات السائلة تتناثر أو تسيل عند تطبيقها على أسطح رأسية أو منحنية بسبب الجاذبية والتوتر السطحي.

طُوّرت تقنية الطباعة بالنفاث الهوائي (Aerosol Jet Printing) في الأصل في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، بتمويل وتوجيه من وكالة مشاريع البحوث المتطورة الدفاعية (DARPA) ضمن مبادرتها للإلكترونيات المتوافقة المدمجة العيانية، وسوقتها تجارياً شركات مثل Optomec. وبخلاف رؤوس الحبر النفاث التي تسقط قطرات كبيرة مباشرة من لوحات الفتحات، تفصل أنظمة الرذاذ بين التفتيت والترسيب. ويدعم هذا الفصل أنظمة النفاث الهوائي للتعامل مع نطاق لزوجة أوسع — من السوائل الشبيهة بالماء وحتى 1,000 سنتيبواز — واستخدام تركيزات أعلى من الجسيمات. وعلى مدى العقود الماضية، ركز الباحثون على حل التوليد متعدد المحاور لمسار الأدوات وفيزياء تجفيف الحبر المطلوبة للطباعة على الجدران الرأسية الحادة والمنحنيات المركبة المعقدة دون هبوط أو تشوه. وأدت التطورات في كيمياء الأحبار الوظيفية، بما في ذلك أحبار التحلل الفلزي العضوي والتلبيد منخفض الحرارة للجسيمات النانوية، إلى توسيع نطاق مواد الركائز المتوافقة لتشمل اللدائن الحرارية الحساسة للحرارة، والمطاطيات، والنسيج الحيوي.

## Reaction ورغم عدم تضمين تصريحات عامة فورية من المجموعات التجارية الصناعية في التقرير الأصلي لـ Neetika Walter، فإن محللي تصنيع أشباه الموصلات، ومطوري الروبوتات الصناعية، والمهندسين الطبيين الحيويين يراقبون عن كثب التطبيق العملي للترسيب بالنفاث الهوائي على الركائز المنحنية. ومن المتوقع أن يقوم مصنعو المعدات المتخصصون في التصنيع المضاف والتوزيع الميكروي بتقييم كيفية دمج مسارات أدوات الطباعة بالرذاذ في مجموعات برامج التصنيع بمساعدة الكمبيوتر الحالية، والتي تم تحسينها تاريخياً للتقطيع المستوي المسطح بدلاً من مسارات الأدوات المتوافقة خماسية المحاور.

وفي مختبرات الأبحاث الأكاديمية والصناعية، من المتوقع أن يركز علماء المواد على التحقق من الالتصاق الميكانيكي للمسارات المطبوعة بالرذاذ تحت الإجهاد الفيزيائي، والدورة الحرارية، والتعرض البيئي. وقد تواجه منظمات معايير تجميع الإلكترونيات، مثل IPC (رابطة ربط صناعات الإلكترونيات)، في النهاية طلباً من موردي المستوى الأول في قطاعي الطيران والسيارات لصياغة بروتوكولات اختبار مصممة خصيصاً للإلكترونيات الهيكلية المطبوعة على أسطح غير مستوية، حيث لا يمكن لأدوات فحص تقنية التركيب السطحي التقليدية العمل.

## What we don't know yet على الرغم من القدرات الموضحة في تقرير Neetika Walter، تظل العديد من المعلمات التقنية الحرجة والعوامل الاقتصادية غير مؤكدة في المجال العام. لا يحدد التقرير السرعة القصوى للترسيب، أو الحد الأدنى لعرض المسار الذي يمكن تحقيقه، أو الإنتاجية الحجمية لتطبيق الطباعة القائم على الرذاذ هذا بشكل خاص، وهي أمور تحدد جميعها ما إذا كانت العملية يمكن أن تنتقل من النماذج الأولية منخفضة الحجم إلى خطوط الإنتاج الضخم.

علاوة على ذلك، تظل التفاصيل المتعلقة بالموثوقية طويلة الأجل أسئلة مفتوحة. ومن غير المعروف حالياً كيف تؤدي المسارات الموصلة المطبوعة بالرذاذ على الأسطح المنحنية تحت الثني الميكانيكي المتكرر، أو التمدد الحراري الشديد، أو التعرض للرطوبة مقارنة بالمسارات النحاسية القياسية على لوحات الدوائر FR-4. كما أن متطلبات التلبيد الحراري المحددة — ما إذا كان الحبر المترسب يتطلب الخبز في الفرن عند درجات حرارة تزيد عن 150 درجة مئوية أو يمكن تلبيده باستخدام الليزر منخفض الحرارة أو الضوء النبضي المكثف — ستحدد أيضاً أي بلاستيك أو مواد مرنة للركيزة يمكن استخدامها دون التسبب في تلف حراري.

## What to watch عند تقييم المسار المستقبلي للإلكترونيات ثلاثية الأبعاد المطبوعة بالرذاذ، ستكون عدة محطات رئيسية وتطورات تقنية محددة بمثابة مؤشرات على جدواها التجارية. ينبغي للمراقبين متابعة ما إذا كان بائعو برامج أتمتة التصميم الإلكتروني والتصنيع بمساعدة الكمبيوتر الرئيسي سيطلقون أدوات توجيه متوافقة خماسية المحاور مصممة خصيصاً للترسيب بالنفاث الهوائي على هندسات CAD المعقدة.

بالإضافة إلى ذلك، ينبغي لمراقبي القطاع متابعة الإعلانات المؤسسية من كبار مصنعي الإلكترونيات بالتعاقد وموردي المستوى الأول في مجال الطيران والفضاء بشأن دمج خطوط الإنتاج التجريبية. وتتضمن المؤشرات الرئيسية للتقدم نشر دراسات موثوقية مراجعة من الأقران تفحص التصاق المسارات على اللدائن الحرارية المنحنية، وإدخال أنظمة فحص بصري خطية آلية مصممة للإلكترونيات غير المستوية، وطلب جهود التقييس المحتملة من قبل هيئات دولية مثل IPC لتوثيق الوصلات البينية الهيكلية المطبوعة ثلاثية الأبعاد للتطبيقات عالية الموثوقية.

يعتمد هذا التقرير الإخباري على تقرير أصلي نشرته الصحفية المتخصصة في التكنولوجيا Neetika Walter في 18 سبتمبر 2026.