أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد التي لم تكن تعرف بوجودها

أصبحت تُستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد في جميع الصناعات تقريبًا ، بما في ذلك السيارات والعقار وطب الأسنان والمجوهرات. ومع ذلك ، يُمكن أن تتأثر جودة المطبوعات ثلاثية الأبعاد بتقنية الطباعة التي تستخدمها.

هناك العديد من تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد التي يُمكنك استخدامها لإنشاء كائنات ثلاثية الأبعاد مطبوعة. ومن الأنواع الشائعة الطباعة التلبيد الانتقائي بالليزر ، ونمذجة الترسيب المنصهر. تحقق من كيفية إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد قابلة للطباعة في Blender.

تتناول هذه المقالة أنواع تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد.

1. الستيريوليثغرافي (SLA)

تُعد الطباعة الستيريوليثغرافية أو SLA واحدة من أقدم تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد ، ولا تزال مُستخدمة حتى اليوم. تستخدم هذه التقنية عملية البلمرة الضوئية لضخ الماء لصنع كائنات ثلاثية الأبعاد.

في SLA ، يتم إنشاء الجسم عن طريق تعريض راتينج فوتوبوليمر للضوء ، وعادة ما يكون ضوء الأشعة فوق البنفسجية. تتضمن العملية توجيه شعاع الليزر عبر خزان (وعاء) من فوتوبوليمر سائل ، ومعالجته بشكل انتقائي ، وبناء طبقة واحدة في كل مرة.

يتم توجيه شعاع الليزر في المحاور X-Y عبر سطح الراتنج وفقا للبيانات المُقدمة إلى الجهاز ، ثم يقوم برسم مقطع عرضي من شكل المُجسم على سطح الراتنج لتشكيل أجزاء صلبة بطريقة دقيقة. وبمجرد الانتهاء من الطبقة ، تقوم منصة الجهاز بالهبوط لمسافة تُساوي سمك طبقة واحدة (على محور Z ). يستمر هذا الإعداد حتى يكتمل إنشاء الكائن بأكمله ويُمكن رفع المنصة من الوعاء لإزالته.

بسبب طبيعة عملية SLA ، فإنها تتطلب هياكل لدعم بعض الأجزاء البارزة في المجسمات ، هذه الهياكل تحتاج إلى إزالة يدويًا. ومن حيث خطوات المعالجة ، العديد من المُجسمات ثلاثية الأبعاد المطبوعة باستخدام SLA تحتاج إلى تنظيف ومعالجة. العلاج ينطوي على خضوع الجزء إلى ضوء مُكثف في آلة تُشبه الفرن من أجل جعل الراتنج أكثر صلابة.

عادةً ما تكون الأجزاء المطبوعة باستخدام هذه التقنية دقيقة الأبعاد مع تشطيبات سطحية ناعمة ، على الرغم من أنها تتضمن هياكل داعمة. يتم استخدام SLA في صناعات الطيران والسيارات والصناعات الطبية ، على سبيل المثال لا الحصر.

2. التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS)

التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) هي نوع آخر من تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد القائمة على عملية دمج طبقة المسحوق. هذه التقنية هي في الغالب صناعية وهي مثالية للهندسات المُعقَّدة ، بما في ذلك تطوير المنتجات والنماذج الأولية السريعة في مجموعة واسعة من الصناعات التجارية. المواد المُستخدمة في SLS يُمكن أن تتراوح من النايلون والزجاج والسيراميك إلى الألومنيوم والفضة وحتى الفولاذ.

التلبيد هي عملية تكوين كتلة صلبة من المادة عن طريق تسخينها ، ولكن ليس إلى درجة الانصهار. مصدر الحرارة عبارة عن ليزر قوي يستخدم لتلبيد اللدائن الحرارية المسحوقة لتشكيل أجزاء وظيفية. مادة النايلون هي مادة شائعة الاستخدام في SLS.

على الجانب السلبي ، بسبب ارتفاع درجة الحرارة المطلوبة لتلبد الليزر ، يُمكن أن تكون أوقات التبريد طويلة. وعلاوةً على ذلك ، كانت المسامية قضية تاريخية لهذه العملية ، وبينما كانت هناك تحسينات كبيرة نحو أجزاء كثيفة ، لا تزال بعض التطبيقات تستلزم ترسيب مع مادة أخرى لتحسين الخصائص الميكانيكية.

تعتمد كل من SLS و SLA على عملية دمج طبقة المسحوق ولديهما طريقة تشغيل مُماثلة. ولكن على عكس SLA ، لا تحتاج SLS إلى هياكل داعمة لأنَّ القطعة مُحاطة بمسحوق غير ملبس. أيضًا ، تكون أجزاء SLA أكثر صلابة بشكل عام من SLA ولها تشطيبات سطحية أكثر خشونة من الأخيرة. تحقق من أفضل الطابعات ثلاثية الأبعاد للمبتدئين بأقل من 500 دولار.

3. النمذجة بالترسيب المنصهر (FDM)

FDM ، يُشار إليها أحيانًا باسم Fused Filament Fabrication (FFF) ، هي تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد شائعة تستخدم عملية سحب المواد بالحرارة. تُعد هذه التقنية واحدة من أكثر الطرق فعالية من حيث التكلفة لإنتاج أجزاء ونماذج أولية من البلاستيك الحراري.

تُنشئ طابعة FDM الكائنات عن طريق وضع طبقات من اللدائن الحرارية المنصهرة عبر فوهة متحركة ومسخنة على منصة البناء ، حيث تبرد وتتصلب. على الرغم من أنها تعمل عادةً ، إلا أنَّ المُجسمات النهائية تميل إلى أن تكون ذات تشطيبات سطحية خشنة وتتطلب معالجة وإنهاء إضافي.

تُعد FDM واحدة من أكثر التقنيات استخدامًا لطرازات الطابعات المنزلية. على سبيل المثال ، يُمكنك استخدام طابعة FDM لطباعة المنمنمات المنضدية في المنزل.

FDM هي إحدى تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد القليلة التي تستخدم لدائن حرارية من فئة الإنتاج لطباعة الأجزاء التي لها خصائص حرارية وكيميائية وميكانيكية رائعة. تشمل خيوط اللدائن الحرارية المستخدمة البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) ، وحمض متعدد حمض اللاكتيك (PLA) ، وأكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS). تشمل التطبيقات الشائعة لـ FDM الطباعة ثلاثية الأبعاد للمباني وصنع الحلويات.

4. Binder Jetting (MBJ)

https://youtu.be/NV9cVofqQ38

Binder Jetting (MBJ) هي تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد تستخدم عملية نفث الموثق لتصنيع الأشياء المعدنية. تُشكل BJ كائنات عن طريق ترسيب عامل ربط انتقائيًا فوق طبقة من مادة المسحوق.

في MBJ ، يتم ترسيب عامل الربط عن طريق رؤوس الطباعة على طبقة مسحوق معدنية ، مما يؤدي إلى إنتاج كائنات ذات أشكال هندسية مُعقَّدة. عامل الربط “يلصق” المسحوق المعدني معًا داخل الطبقات وفيما بينها.

لإنشاء كائن ، تُوضع الطبقات فوق بعضها البعض حتى يكتمل الكائن المطلوب. بمجرد اكتماله ، ستحتاج إلى تنفيذ تقنيات ما بعد المعالجة ، مثل التلبيد ، لإنتاج أجسام معدنية وظيفية.

يمكنك استخدام هذه التقنية مع مواد مختلفة (مركبات الرمل ، ومساحيق السيراميك ، والأكريليك) ، بشرط أن يتم ربطها بشكل فعال بالمواد اللاصقة. تسمح لك Binder jetting أيضًا بإضافة أصباغ ملونة إلى الموثق لإنتاج أجزاء طباعة بالألوان الكاملة.

Binder Jetting تُعتبر عملية سريعة. ومع ذلك ، فإنها تخلق أجزاء ذات سطح مُحبب لا تكون مناسبة دائمًا للأجزاء الهيكلية. لهذا السبب ، تُعتبر التقنية مثالية للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد والإنتاج الدفعي المنخفض التكلفة للأجزاء المعدنية الوظيفية. تحقق من كيفية استخدام Mixamo لتحريك النماذج ثلاثية الأبعاد المُخصصة.

5. معالجة الضوء الرقمي (DLP)

معالجة الضوء الرقمي أو DLP هي تقنية بلمرة لضخ الماء. تعمل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد مع البوليمرات وهي تشبه إلى حد بعيد SLA. كلتا التقنيتين تُشكلان أجزاء طبقة تلو الأخرى باستخدام الضوء للعلاج الانتقائي للراتنج السائل في الحوض.

بمجرد طباعة الأجزاء ، ستحتاج إلى تنظيفها من الراتنج الزائد وتعريضها لمصدر ضوء لتحسين قوتها. مثل SLA ، يُمكن استخدام DLP لإنشاء أجزاء بدقة أبعاد عالية المستوى.

تتميز التقنيتان أيضًا بمتطلبات مماثلة لهياكل الدعم والمعالجة اللاحقة. الفرق الرئيسي بينهما هو مصدر الضوء. تستخدم DLP المزيد من مصادر الإضاءة التقليدية ، مثل المصباح القوسي.

يمكن أن تعمل DLP أيضًا بكمية صغيرة من الراتينج لإنتاج أجزاء دقيقة ، مما يُوفر تكاليف المواد والتشغيل. ومع ذلك ، في بعض الأحيان ، تفشل الطباعة ثلاثية الأبعاد. الخبر السار هو أنه يمكنك دائمًا إعادة تدوير المطبوعات ثلاثية الأبعاد الفاشلة.

6. تلبيد المعادن بالليزر المباشر (DMLS) والصهر الإنتقائي بالليزر (SLM)

تتشابه كل من تقنيات DMLS و SLM مع SLS ، إلا أنَّها تستخدم مسحوقًا معدنيًا بدلاً من البلاستيك لإنشاء الأجزاء. تستخدم العملية الليزر لإذابة جزيئات المسحوق المعدني ، ودمجها طبقة تلو الأخرى. تشمل المواد النموذجية المستخدمة النحاس وسبائك التيتانيوم وسبائك الألومنيوم.

على عكس SLS ، تحتاج كل من DMLS و SLM إلى هياكل دعم بسبب درجات الحرارة العالية المطلوبة أثناء العملية. يُمكنك إزالة الهياكل الداعمة في مرحلة ما بعد المعالجة.

بالإضافة إلى ذلك ، تميل منتجات SLM و DMLS النهائية إلى أن تكون أقوى مع تشطيبات سطحية رائعة. يتمثل أحد الاختلافات الملحوظة في أنَّ DMLS تُسخن جزيئات المعدن فقط إلى نقطة الانصهار بينما تقوم SLM بإذابها تمامًا. الفرق الآخر هو أنَّ DMLS يمكن أن تُشكل أجزاء من السبائك المعدنية بينما تنتج SLM أجزاء عنصر واحد ، مثل التيتانيوم. تحقق من مراجعة Ender 3 Pro: هل هي أفضل طابعة ثلاثية الأبعاد بسعر معقول؟

ما هي أفضل تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد لمشروعك؟

هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ، بما في ذلك المواد المطلوبة والخصائص المرئية أو الفيزيائية للكائن النهائي والوظائف.

كل تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد لها نقاط قوة وضعف تجعلها أكثر ملاءمة لمشاريع معينة.

أكثر تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد شيوعًا هي الستيريوليثغرافي (SLA) والتلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) والنمذجة بالترسيب المنصهر (FDM). تتناول هذه المقالة الأنواع المُختلفة لتقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد المتوفرة لمساعدتك في اختيار التقنية التي تتوافق مع متطلباتك على أفضل وجه. يُمكنك الإطلاع الآن على شرح لكيفية عمل الطابعة الثلاثية الأبعاد و لأهم مميزاتها.