تقنيات ثلاثية الأبعاد

ما مدى دقة عمل الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

ما مدى دقة عمل الطباعة ثلاثية الأبعاد؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد طريقة متعددة الاستخدامات للإنتاج والنماذج الأولية السريعة. على مدى العقود القليلة الماضية ، أحدثت موجات في العديد من الصناعات حول العالم.

تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد جزءًا من عائلة من تقنيات التصنيع تسمى التصنيع الإضافي. يصف هذا إنشاء كائن عن طريق إضافة مادة إلى كائن طبقة طبقة. على مدار تاريخها ، أصبح التصنيع الإضافي بأسماء مختلفة ، بما في ذلك الطباعة الحجرية المجسمة والطبقات ثلاثية الأبعاد والطباعة ثلاثية الأبعاد ، ولكن الطباعة ثلاثية الأبعاد هي الأكثر شهرة.

إذن كيف تعمل الطابعات ثلاثية الأبعاد؟

ذات صلة: ابدأ أعمال الطباعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بك: 11 حالة مثيرة للاهتمام من الشركات التي تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد

كيف تعمل الطابعة ثلاثية الأبعاد؟

تبدأ عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد بعمل نموذج رسومي للكائن المراد طباعته. عادةً ما يتم تصميمها باستخدام حزم برامج التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) ، ويمكن أن يكون هذا الجزء الأكثر كثافة في العمل من العملية. تشمل البرامج المستخدمة لهذا الغرض TinkerCAD و Fusion360 و Sketchup.

بالنسبة للمنتجات المعقدة ، غالبًا ما يتم اختبار هذه النماذج على نطاق واسع في محاكاة لأي عيوب محتملة في المنتج النهائي. بالطبع ، إذا كان الشيء المراد طباعته مزخرفًا تمامًا ، فهذا أقل أهمية.

تتمثل إحدى الفوائد الرئيسية للطباعة ثلاثية الأبعاد في أنها تسمح بالنماذج الأولية السريعة لأي شيء تقريبًا. القيد الحقيقي الوحيد هو خيالك.

في الواقع ، هناك بعض الأشياء التي هي ببساطة معقدة للغاية بحيث لا يمكن إنشاؤها في عمليات التصنيع أو النماذج الأولية مثل الطحن أو التشكيل باستخدام الحاسب الآلي. كما أنها أرخص بكثير من العديد من طرق التصنيع التقليدية الأخرى.

بعد التصميم ، تكون المرحلة التالية هي تقطيع النموذج رقميًا للحصول عليه للطباعة. هذه خطوة حيوية لأن الطابعة ثلاثية الأبعاد لا تستطيع تصور نموذج ثلاثي الأبعاد بنفس الطريقة التي تستخدمها أنت أو أنا. عملية التقطيع تقسم النموذج إلى عدة طبقات. ثم يتم إرسال التصميم الخاص بكل طبقة إلى رأس الطابعة للطباعة أو التخطيط بالترتيب.

عادة ما يتم الانتهاء من عملية التقطيع باستخدام برنامج تقطيع خاص مثل CraftWare أو Astroprint. سيتعامل برنامج التقطيع هذا أيضًا مع "تعبئة" النموذج عن طريق إنشاء بنية شبكية داخل نموذج صلب لمزيد من الاستقرار إذا لزم الأمر.

يحدث هذا أيضًا ليكون مجالًا تتفوق فيه الطابعات ثلاثية الأبعاد. إنهم قادرون على طباعة مواد قوية جدًا بكثافة منخفضة جدًا من خلال الإضافة الاستراتيجية لجيوب الهواء داخل المنتج النهائي.

سيضيف برنامج التقطيع أيضًا أعمدة الدعم ، عند الحاجة. هذه مطلوبة لأنه لا يمكن وضع البلاستيك في الهواء ، وتساعد الأعمدة الطابعة على سد الفجوات. ثم يتم إزالة هذه الأعمدة لاحقًا إذا لزم الأمر.

بمجرد أن يعمل برنامج التقطيع بطريقة سحرية ، يتم إرسال البيانات إلى الطابعة للمرحلة النهائية.

من هنا ، تتولى الطابعة ثلاثية الأبعاد نفسها. سيبدأ في طباعة النموذج وفقًا للإرشادات المحددة لبرنامج التقطيع باستخدام طرق مختلفة ، اعتمادًا على نوع الطابعة المستخدمة. على سبيل المثال ، تستخدم الطباعة المباشرة ثلاثية الأبعاد تقنية مشابهة لتقنية نفث الحبر ، حيث تتحرك الفوهات للخلف وللأمام وللأعلى وللأسفل ، مما يؤدي إلى توزيع شمع سميك أو بوليمرات بلاستيكية ، والتي تتصلب لتشكيل كل مقطع عرضي جديد للكائن ثلاثي الأبعاد. تستخدم النمذجة متعددة النفاثات العشرات من النفاثات التي تعمل في وقت واحد ، لنمذجة أسرع.

في الطباعة ثلاثية الأبعاد للرابط ، تستخدم فوهات نفث الحبر مسحوقًا جافًا ناعمًا وغراء سائل ، أو مادة رابطة ، والتي تجتمع معًا لتشكيل كل طبقة مطبوعة. تقوم طابعات Binder بعمل تمريرين لتشكيل كل طبقة. يرسب الممر الأول طبقة رقيقة من المسحوق ، ويستخدم الممر الثاني الفتحات لتطبيق الموثق.

في عملية البلمرة الضوئية ، تتعرض قطرات البلاستيك السائل لشعاع ليزر من الضوء فوق البنفسجي ، والذي يحول السائل إلى مادة صلبة.

التلبيد هو تقنية أخرى للطباعة ثلاثية الأبعاد تتضمن صهر الجسيمات ودمجها معًا لطباعة كل طبقة متتالية. يعتمد التلبيد الانتقائي بالليزر ذي الصلة على الليزر لإذابة مسحوق بلاستيكي مثبط للهب ، والذي يتجمد بعد ذلك لتشكيل الطبقة المطبوعة. يمكن أيضًا استخدام التلبيد لبناء الأجسام المعدنية.

يمكن أن تستغرق عملية 3D ساعات أو حتى أيام ، حسب حجم المشروع وتعقيده.

"هناك بعض التقنيات الأسرع التي تصنع البقع في الصناعة ، مثل Carbon M1 ، التي تستخدم أشعة الليزر التي يتم التقاطها في طبقة من السائل وتسحب الطباعة منها ، مما يؤدي إلى تسريع العملية بشكل كبير. ولكن هذه الأنواع من الطابعات أكثر بكثير من مرات معقدة ، وأكثر تكلفة بكثير ، وتعمل فقط مع البلاستيك حتى الآن ". - howtogeek.com.

بغض النظر عن نوع الطابعة ثلاثية الأبعاد المستخدمة ، فإن عملية الطباعة الإجمالية هي نفسها عادةً.

  • الخطوة 1: أنتج نموذجًا ثلاثي الأبعاد باستخدام برنامج CAD.
  • الخطوة 2: يتم تحويل رسم CAD إلى تنسيق لغة التغطية بالفسيفساء القياسي (STL). تستخدم معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد ملفات STL بالإضافة إلى أنواع الملفات الأخرى مثل ZPR و ObjDF.
  • الخطوه 3: يتم نقل ملف STL إلى الكمبيوتر الذي يتحكم في الطابعة ثلاثية الأبعاد. هناك ، يحدد المستخدم الحجم والاتجاه للطباعة.
  • الخطوة الرابعة: تم إعداد الطابعة ثلاثية الأبعاد نفسها. لكل آلة متطلباتها الخاصة للإعداد ، مثل إعادة تعبئة البوليمرات والمجلدات والمواد الاستهلاكية الأخرى التي ستستخدمها الطابعة.
  • الخطوة الخامسة: ابدأ تشغيل الجهاز وانتظر حتى يكتمل البناء. يجب فحص الجهاز بانتظام خلال هذا الوقت للتأكد من عدم وجود أخطاء.
  • الخطوة السادسة: تتم إزالة الكائن المطبوع من الجهاز.
  • الخطوة السابعة: الخطوة الأخيرة هي مرحلة ما بعد المعالجة. تتطلب العديد من الطابعات ثلاثية الأبعاد نوعًا من المعالجة اللاحقة ، مثل تنظيف أي مسحوق متبقي أو غسل الكائن المطبوع لإزالة الدعامات القابلة للذوبان في الماء. قد يحتاج الكائن الجديد أيضًا إلى المعالجة.

ما الذي يمكن أن تصنعه طابعة ثلاثية الأبعاد؟

كما رأينا بالفعل ، فإن الطابعات ثلاثية الأبعاد متعددة الاستخدامات بشكل لا يصدق. يمكنهم ، من الناحية النظرية ، إنشاء أي شيء تقريبًا يمكنك التفكير فيه.

لكنها مقيدة بأنواع المواد التي يمكن استخدامها لـ "الحبر" وحجمها. بالنسبة للأشياء الكبيرة جدًا ، مثل المنزل ، ستحتاج إلى طباعة قطع فردية - أو استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد كبيرة جدًا

الطابعات ثلاثية الأبعاد قادرة على الطباعة في الخلايا البلاستيكية والخرسانية والمعدنية وحتى الحيوانية. لكن معظم الطابعات مصممة لاستخدام نوع واحد فقط من المواد.

تتضمن بعض الأمثلة المثيرة للاهتمام للكائنات المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، على سبيل المثال لا الحصر: -

  • الأطراف الصناعية وأجزاء الجسم الأخرى
  • المنازل والمباني الأخرى
  • طعام
  • الدواء
  • الأسلحة النارية
  • الهياكل السائلة
  • منتجات الزجاج
  • كائنات أكريليك
  • دعائم الفيلم
  • الات موسيقية
  • ملابس
  • النماذج والأجهزة الطبية

من الواضح أن الطباعة ثلاثية الأبعاد لها تطبيقات في العديد من الصناعات.

ما هي بعض أنواع برامج الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

ستستخدم برامج CAD المختلفة مجموعة متنوعة من تنسيقات الملفات ولكن أكثرها شيوعًا هي:

  • STL - لغة التغطية القياسية ، أو STL هي تنسيق عرض ثلاثي الأبعاد يمكنه عادةً التعامل مع لون واحد فقط. هذا هو تنسيق الملف الذي تستخدمه معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد لسطح المكتب.
  • VRML - لغة نمذجة الواقع الافتراضي ، ملف VRML هو تنسيق ملف أحدث. تُستخدم هذه عادةً للطابعات التي تحتوي على أكثر من جهاز بثق ويمكنها التعامل مع إنشاء نموذج متعدد الألوان.
  • AMF - تنسيق ملف التصنيع الإضافي ، وهو معيار مفتوح يستند إلى xml للطباعة ثلاثية الأبعاد. يمكن أن تدعم أيضًا ألوانًا متعددة.
  • GCode - GCode هو تنسيق ملف آخر يمكن أن يحتوي على إرشادات مفصلة للطابعة ثلاثية الأبعاد لاتباعها لوضع كل شريحة.
  • تنسيقات أخرى - تمتلك الشركات المصنعة للطابعات ثلاثية الأبعاد الأخرى أيضًا تنسيقات ملفات خاصة بها.

ما هي فوائد الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

كما تطرقنا إليه أعلاه ، يمكن أن تتمتع الطباعة ثلاثية الأبعاد بمزايا مختلفة مقارنة بعمليات التصنيع التقليدية مثل القولبة بالحقن أو الطحن باستخدام الحاسب الآلي.

الطباعة ثلاثية الأبعاد هي عملية مضافة ، وليست مطروحة مثل الطحن باستخدام الحاسب الآلي. تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد على بناء الأشياء طبقة تلو الأخرى بينما تقوم الطباعة اللاحقة بإزالة المواد تدريجياً من كتلة صلبة لإنشاء منتج. هذا يعني أنه في بعض الحالات ، يمكن أن تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد أكثر كفاءة في استخدام الموارد من CNC.

مثال آخر على عمليات التصنيع التقليدية ، القولبة بالحقن ، تعتبر رائعة لصنع الكثير من الأشياء بكميات كبيرة. في حين أنه يمكن استخدامها لإنشاء نماذج أولية ، فإن قولبة الحقن هي الأنسب للإنتاج الضخم على نطاق واسع لتصميم المنتج المعتمد. ومع ذلك ، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد مناسبة بشكل أفضل لعمليات الإنتاج أو النماذج الأولية الصغيرة الحجم والمحدودة.

اعتمادًا على الاستخدام ، هناك بعض المزايا الأخرى للطباعة ثلاثية الأبعاد على عمليات الإنتاج الأخرى. وتشمل على سبيل المثال لا الحصر:

  • إنتاج أسرع - في حين أن الطباعة ثلاثية الأبعاد بطيئة في بعض الأحيان ، يمكن أن تكون أسرع من بعض العمليات التقليدية مثل القولبة بالحقن والإنتاج الطرح.
  • يمكن الوصول إليها بسهولة - الطباعة ثلاثية الأبعاد موجودة منذ عدة عقود حتى الآن ، وقد انتشرت منذ حوالي عام 2010. هناك الآن مجموعة متنوعة من الطابعات وحزم البرامج المتاحة (العديد منها مفتوح المصدر) مما يسهل على أي شخص تقريبًا تعلم كيفية القيام بذلك.
  • منتجات ذات جودة أفضل - تنتج الطباعة ثلاثية الأبعاد جودة متسقة للمنتج. طالما أن النموذج دقيق ومناسب للغرض ، ويتم استخدام نفس نوع الطابعة ، فعادة ما يكون المنتج النهائي دائمًا من نفس الجودة.
  • عظيم للتصميم واختبار المنتج - تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد من أفضل الأدوات لتصميم المنتجات واختبارها. يوفر فرصًا لتصميم النماذج واختبارها للسماح بالتحسين بسهولة.
  • فعاله من حيث التكلفه - يمكن أن تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد ، كما رأينا ، وسيلة إنتاج فعالة من حيث التكلفة. بمجرد إنشاء النموذج ، عادة ما تكون العملية آلية ، وتميل نفايات المواد الخام إلى أن تكون محدودة.
  • تصميمات المنتجات لا نهائية تقريبًا - إمكانيات الطباعة ثلاثية الأبعاد لا حدود لها تقريبًا. طالما أنه يمكن تصميمها في CAD والطابعة كبيرة بما يكفي لطباعتها ، فإن السماء هي الحد الأقصى.
  • يمكن للطابعات ثلاثية الأبعاد الطباعة باستخدام مواد مختلفة - يمكن لبعض الطابعات ثلاثية الأبعاد مزج المواد أو التبديل بينها. في الطباعة التقليدية ، قد يكون هذا صعبًا ومكلفًا.


شاهد الفيديو: الطباعة ثلاثية الأبعاد كيف بدأت. ماهي فوائد ومخاطر استخدامها. معنى تك (شهر اكتوبر 2022).