أصبحت الطباعة ثلاثية الأبعاد أقل تكلفةً وأكثر موثوقة على مر السنين القليلة الماضية. حيث جعلت المواد الصديقة للمُبتدئين مثل PLA و PETG التصنيع المنزلي أكثر سهولة من ذي قبل. لسوء الحظ ، تظل عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد الفعلية بطيئة للغاية ، وتتطلب في كثير من الحالات طباعة تستمر لعدة أيام.
لماذا تستمر الطابعات ثلاثية الأبعاد في مُمارسة أعمالها بوتيرة بطيئة ، بينما كانت مُتاحة للمُستهلكين لأكثر من عقد؟ تحقق من أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد التي لم تكن تعرف بوجودها.
تكمن الإجابة في التحديات الهندسية والإنتاجية وراء جعل الطباعة ثلاثية الأبعاد مُجدية تجاريًا. دعونا نلقي نظرة على هذه التحديات والتكنولوجيا الواعدة التي يُمكن أن تجعل الطباعة ثلاثية الأبعاد أسرع للجميع.
منصة الطباعة لا تتحرك بسرعة
السبب في المقام الأول راجع إلى ظهور طابعة ثُلاثية الأبعاد نموذجية للمستهلكين. حيث أنَّ البحث عن طابعات ثلاثية الأبعاد على Amazon سيُؤدي إلى نتائج تبدو غير قابلة للتمييز تقريبًا عن بعضها البعض. إنه مُنتج ثانوي مؤسف للطابعات ثلاثية الأبعاد للمستهلكين التي تستند إلى تصميم Prusa i3. يبدو أنه لا يوجد نهج أفضل لإنتاج الطابعات الرخيصة بكميات كبيرة. لسوء الحظ ، يأتي هذا البحث عن الربحية على حساب السرعة.
دعونا نلقي نظرة سريعة على نظام الحركة Prusa i3 لفهم سبب ذلك.
تُعد فئة المستهلك بالنسبة للطباعة الثلاثية في المتوسط هي الأجهزة الرخيصة في المقام الأول لأنها غير مُعقَّدة. تمتد هذه البساطة إلى نظام حركتها أيضًا. على سبيل المثال ، يشتمل المحور X على رأس الطباعة المُتحرك بطول فتحة الألمنيوم على شكل حرف V. يقوم المحور Z بدوره بتحريك مجموعة المحور X بالكامل لأعلى ولأسفل. قد يبدو هذا ثقيلًا ، لكنه لا يُمثل مصدر قلق كبير لأن الطابعات ثلاثية الأبعاد تتحرك على طول المحور Z بشكل غير مُتكرر وبجزء صغير من المليمتر في المرة الواحدة.
ومع ذلك ، فإنَّ إعداد المحور Y لهذه الطابعات هو بالتأكيد دون المستوى الأمثل. تم تكليف هذا المحور الضعيف بالمهمة الشاقة المتمثلة في تحريك المنصة بالكامل ، والذي يحدث أيضًا أنها أثقل مُكوَّن في الطابعة ثلاثية الأبعاد. للطباعة بسرعة ، من الأفضل أن تكون المُكوَّنات المُتحركة خفيفة قدر الإمكان. من الصعب بالفعل تحريك رأس الطباعة بوزن 150 جرامًا بسرعة ، مع الحفاظ على الدقة عند حدود الميكرومتر.
الآن ، تخيل أن تفعل الشيء نفسه مع منصة بوزن 1.5 كجم بدلاً من ذلك. ليس من المُستغرب أنَّ الطابعات ثلاثية الأبعاد التي تستخدم تصميم Prusa i3 تُسمى بالعامية ناطور السرير لهذا السبب.
ماذا يحدث عند الطباعة السريعة على أي حال؟
لقد اكتشفنا سبب بُطء الطابعة ثلاثية الأبعاد العادية. ولكن ماذا لو قمنا بتعطيل الحدود البرمجية فيما يتعلق بسرعة الطباعة والتسريع للطباعة في وقت أقل على أي حال؟ تتسبب إمكانيات التحرك بسرعة في وضع ضغط هائل على مُحركات السائر والتسبب في ارتفاع درجة حرارتها. جودة الطباعة هي أول ضحية في القتال بين مُحرك ضعيف وكتلة عنيدة لمنصة ثقيلة. يتجلى هذا في نتوؤات أو ظلال ناتجة عن الاهتزاز المُفرط المرتبط بالطباعة السريعة.
في الحالات القصوى ، يُمكن لمُكوِّنات الطابعة ثلاثية الأبعاد أن تهتز بمرور الوقت. على الرغم من أنه من السهل إعادة إحكام ربط البراغي ، إلا أنَّ الطباعة السريعة على طراز Prusa i3 غالبًا ما تؤدي إلى تآكل لا رجعة فيه في المُكوِّنات التي تتسبب في الحركة. الأكثر تضررا هي بكرات V-slot الرخيصة المُستخدمة في نظام الحركة لمثل هذه الطابعات. تتآكل العجلات البلاستيكية التي تعمل على طول مسارات على شكل حرف V على سبائك الألمنيوم بشكل كبير عند تعرضها لسرعات طباعة عالية.
لا يُمكن للطابعة ثلاثية الأبعاد النموذجية القائمة على تصميم Prusa i3 الطباعة بسرعة بأي درجة من الجودة أو الموثوقية طويلة المدى. ولكن ماذا عن الطابعات القائمة على تصميمات مُختلفة. يجب أن تكون هناك بدائل قابلة للتطبيق ومُناسبة للطباعة السريعة ، أليس كذلك؟
طابعات دلتا: رخيصة وسريعة ولكنها غير دقيقة
تم تصميم طابعات دلتا ثلاثية الأبعاد بشكل مُخصص لتكون سريعة. رأس الطباعة الخفيف الخاص بها أسرع وأكثر قابلية للتحكم بسبب زخمه المُنخفض بطبيعته. علاوة على ذلك ، يستخدم تصميم دلتا مُكوِّنات أقل مُقارنةً بالأجهزة الأخرى في حامل المنصة ، مما يجعل تصنيعها أرخص. الطابعات الرخيصة والسريعة تبدو مثالية ، ولكن لماذا لا نرى عددًا كافيًا منها؟
الطابعات التي تستند إلى تصميم دلتا تتنازل كثيرًا في سعيها لتحقيق السرعة. تجعل رؤوس الطباعة المُضمنة وخفيفة الوزن من المستحيل استخدام آلة بثق محرك مباشر. وفي الوقت نفسه ، فإنَّ قيود الطارد الخاصة بودين فقط تجعل طابعات دلتا غير قادرة على التعامل مع الخيوط المرنة ، مما يضر بتعدد استخداماتها.
ومع ذلك ، فإن أكبر حل وسط لهم يأتي في شكل جودة طباعة منخفضة ، خاصة أثناء طباعة النماذج الكبيرة المنتشرة أفقيًا. علاوة على ذلك ، فإن جودة الطباعة السطحية التي حققتها دلتا لا يمكن مقارنتها بحبال السرير. يتفاقم هذا بسبب السرير الدائري الذي يحد من حجم البناء ، وميلهم العام إلى التفوق فقط في الطبعات الطويلة.
هذه القيود شديدة بما يكفي لصناعة الطباعة ثلاثية الأبعاد للمستهلكين لجعل طابعات دلتا في مكانة متخصصة على الرغم من سرعتها الرائعة وفعاليتها من حيث التكلفة. تحقق من أفضل الطابعات ثلاثية الأبعاد للمبتدئين بأقل من 500 دولار.
طابعات CoreXY: تأتي السرعة بسعر
تعتمد أسرع الطابعات الموجودة على CoreXY kinematics. والذي يُعتبر نظام حركة مُتطور أين تكون المنصة ثابتةً إلى حد كبير ، ولكن يتم تحريك رأس الطباعة الأخف وزنًا بسرعة كبيرة. على عكس طابعات Delta ، فإنَّ تصميم CoreXY يحافظ على الجودة مع السماح باستخدام الطارد المُباشر.
المشكلة الوحيدة هي أنَّ التعقيد الشديد والتكاليف المُرتفعة التي ينطوي عليها هذا النموذج تجعل هذه الطابعات غير قابلة للإستخدام من طرف المُستهلكين. على هذا النحو ، تظل طابعات CoreXY مُقيدة بمشاريع مُتخصصة مفتوحة المصدر تستهدف عشاق الطباعة ثلاثية الأبعاد. هذا ليس مُفاجئًا إذا أخذنا في الاعتبار كيف أنَّ متوسط تكلفة طابعة CoreXY ثلاثية الأبعاد يتراوح بين 1000 دولار و 2000 دولار في الأجزاء وحدها.
لم تتوصل الشركات المُصنِّعة للطابعات ثلاثية الأبعاد المُخصصة للمستهلكين إلى معرفة كيفية جعل هذه التقنية رخيصة ويُمكن الوصول إليها بشكل كافٍ بواسطة المستخدم العادي. تحقق من مراجعة Ender 3 Pro: هل هي أفضل طابعة ثلاثية الأبعاد بسعر معقول؟
السرعة في الطابعات ثلاثية الأبعاد التي لا تستطيع تحمل تكلفتها
لتلخيص ذلك ، تُعد الطباعة ثلاثية الأبعاد السريعة أمرًا مُكلفًا. يُمكنك إما الحصول على طابعة دلتا رخيصة تعمل بسرعة على حساب الجودة وحجم التصميم ، أو يُمكنك إنفاق ثروة على جهاز CoreXY. لا يتوافق أي من هذين النقيضين جيدًا مع مُتطلبات المُستهلكين.
ولهذا السبب تعتمد كل طابعة ثلاثية الأبعاد مُخصصة للمستهلكين تقريبًا على تصميم Prusa i3. قد تكون هذه الطابعات بطيئة ، لكنها مع ذلك تُحقق توازنًا جيدًا بين السعر والميزات والأداء. تُعتبر السرعة ضحية مؤسفة لتصنيع طابعات ثلاثية الأبعاد ذات جاذبية كبيرة في السوق. يُمكنك الإطلاع الآن على شرح لكيفية عمل الطابعة الثلاثية الأبعاد و لأهم مميزاتها.
