تعلم المزيد
تعلم المزيد حول الطباعة ثلاثية الابعاد
الطباعة ثلاثية الأبعاد أو التصنيع بالإضافة هي عملية صنع مجسمات صلبة ثلاثية الأبعاد من ملف رقمي.
يتم إنشاء مجسم مطبوع ثلاثي الأبعاد باستخدام عملية الاضافة. في عملية الاضافة ، يتم إنشاء مجسم عن طريق وضع طبقات متتالية من المواد حتى يتم إنشاء المجسم. يمكن رؤية كل من هذه الطبقات كمقطع عرضي أفقي شرائح رقيقة من المجسم النهائي.
الطباعة ثلاثية الأبعاد هي عكس التصنيع بالتنقيص الذي يقطع / يفرغ قطعة من المعدن أو البلاستيك كما الحال في آلة حفر على سبيل المثال.
تتيح لك الطباعة ثلاثية الأبعاد إنتاج أشكال معقدة باستخدام مواد أقل من طرق التصنيع التقليدية.
مصطلح “نمذجة الترسيب المنصهر” واختصاره FDM هي مصطلحات مسجلة كعلامة تجارية من قبل مطور العملية. لذلك ، يتم استخدام مصطلح تصنيع الفتيل المصهور أو FFF كمرادف دقيق لهذا النوع من الطباعة. يتم استخدام كل من الاختصارات والمصطلحات هنا. يسمي البعض أيضًا عملية طباعة الفتيل المصهور.
تم تطوير العديد من أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد أو يجري تطويرها ، ولكن تظل طباعة FDM هي الأكثر شيوعًا والأقل تكلفة.
ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد FDM؟
نمذجة الترسيب المنصهر ، أو FDM ، هي نوع مبتكر من الطباعة التي تستخدم تقنية التصنيع المضافة لإنتاج مجسمات ثلاثية الأبعاد. تشمل التطبيقات الشائعة النماذج الأولية والتصنيع باستخدام مجموعات صغيرة واستخدام الهواة.
مصطلح “نمذجة الترسيب المنصهر” واختصاره FDM هي مصطلحات مسجلة كعلامة تجارية من قبل مطور العملية. لذلك ، يتم استخدام مصطلح تصنيع الفتيل المصهور أو FFF كمرادف دقيق لهذا النوع من الطباعة. يتم استخدام كل من الاختصارات والمصطلحات هنا. يسمي البعض أيضًا عملية طباعة الفتيل المصهور.
تم تطوير العديد من أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد أو يجري تطويرها ، ولكن تظل طباعة FDM هي الأكثر شيوعًا والأقل تكلفة.
تتم طباعة الرواسب المضافة في شكل x-y-z مستطيل الشكل ، ثلاثي الأبعاد مع x عموديًا و y أفقيًا. عند إضافة طبقات ثنائية الأبعاد فوق بعضها البعض ، يتشكل المحور z الذي يوفر العمق لإنشاء 3D. أثناء العملية ، قد تكون الدعامات أو السقالات مطلوبة لدعم الكائن الذي يتم تصنيعه بناءً على تصميمه. عادةً ما تتم طباعة هذه المواد الإضافية كجزء من عملية طباعة FFF بالكامل ثم تتم إزالتها ميكانيكيًا عند اكتمال الطباعة.
النسبة المئوية للتعبئة
تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصنيع أشياء تتراوح في الكثافة من أجوف إلى صلب. إن مدى تراكم طرق المواد مع بعضها البعض يحدد النسبة المئوية للحشو التي تحدد كثافة وقوة الكائن. النسب المئوية الشائعة للطابعات ثلاثية الأبعاد هي 0 و 5 و 10 و 15 و 20 و 25 و 50 و 75 و 100 في المائة.
أنواع المواد المطبوعة FDM
يمكن استخدام مجموعة واسعة من المواد في الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصنيع الفتيل المصهور.
اللدائن الحرارية هي النوع الأكثر شيوعًا ، والعديد من اللدائن الحرارية شائعة. يشملوا:
ABS: تستخدم معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد للاستخدام المنزلي والمنزلي بلاستيك ABS لإنشاء مجموعة كبيرة من العناصر بدءًا من الأدوات وحتى الألعاب. يتم استخدام شكل خيوط ABS للطباعة FDM. تتضمن إيجابيات ABS العديد من الألوان المتوفرة فيها وقوتها الممتازة. كما أنها مادة ميسورة التكلفة ، حيث يتم إنتاجها في العديد من الأشكال غير المملوكة.
PLA: هذا هو البلاستيك القابل للتحلل الحيوي الذي أصبح أكثر شعبية كبديل صديق للبيئة للمواد البلاستيكية التقليدية. الجانب السلبي هو أنه ليس متينًا أو مرنًا مثل بلاستيك ABS. يتم استخدام خيوط PLA في طباعة FDM / FFF بينما يستخدم راتنج PLA في أنواع أخرى من الطباعة ثلاثية الأبعاد. يتوفر PLA الشفاف والملون.
النايلون ، الملقب بولي أميد: خيوط النايلون هو خيار شائع في طباعة FFF بسبب مزاياه العديدة. إنه مرن وقوي ومتين. يتم تلوين النايلون بسهولة قبل الطباعة أو بعدها ، ولكن يتم استخدامه باللون الأبيض الطبيعي أيضًا ، لذلك يُشار إليه غالبًا بالبلاستيك الأبيض. يمكن تصنيع الأجزاء المتشابكة والمتحركة بالنايلون.
بلاستيك بولي إيثيلين تيريفثالات PET: يُستخدم البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) تجاريًا في العديد من التطبيقات بما في ذلك الزجاجات البلاستيكية وألياف السجاد. PET صعب وخفيف ومرنة ، لذلك فهو اختيار جيد للأشياء خفيفة الوزن التي لا تحتاج إلى أن تكون قوية جدًا.
هذه هي المواد البلاستيكية الأكثر استخدامًا في الطابعات ثلاثية الأبعاد ، ولكنها ليست البلاستيك الحراري الوحيد المتاح. تتضمن القائمة:
بولي كربونات (PC) – قوي ومقاوم للحرارة والتأثير. لديها قوة شد عالية وتستخدم في صناعات السيارات والطيران.
يعد TPE (NinjaFlex) – المطاط الصناعي الحراري (TEP) خيارًا ممتازًا عندما تكون المرونة أمرًا حيويًا للتصميم ، ويوفر تغذية سلسة وتصاقًا جيدًا لمنصة البناء.
PETT أو T-glase (زجاج صلب) – يوفر توافقًا حيويًا ومعتمدًا من قِبل إدارة الأغذية والعقاقير (FDA) لحاويات الطعام.
كيفية تصميم للطباعة 3D FDM
تبدأ العملية باستخدام برنامج CAD لإنتاج التصميم الخاص بك. عند التصميم ، ضع هذه النصائح للطباعة ثلاثية الأبعاد في الاعتبار.
جعل الجدران السماكة المناسبة: القاعدة العامة هي أن سمك الجدار العمودي يجب أن يكون أربعة أضعاف سمك الشرائح المستخدمة في الطبقات. على سبيل المثال ، إذا كان سمك الشريحة 0.010 بوصة ، فيجب ألا يقل سمك الجدار عن 0.040 بوصة. هذا يخلق استقرارًا أفضل بكثير ويمنع الجدار من الالتواء والتصفية.
تجنب الالتواء: قد تكون الأقسام ذات الجدران الرقيقة من نموذجك عرضة للتشويه ، لذا فكر في إضافة أضلاع في تلك الأقسام لتحسين القوة والتخلص من خطر الالتواء.
استخدام الخيوط المستديرة: عند ربط جزء ، تعمل التصميمات ذات الجذور المستديرة والقواعد بشكل أكثر سلاسة من تلك ذات الحواف الحادة. اختر تصميم رأس “نقطة الكلب” بحد أدنى 1/32 “، مما يجعل الأمر أسهل بكثير لبدء الترابط.
اتبع إرشادات تقسيم الأجزاء التالية:
يصمم الأجزاء في أقسام عندما يكون الجزء كبيرًا جدًا بالنسبة لمساحة البناء
لا تبالغ في دعم المواد
ضع في اعتبارك بناء الأجزاء المتدرجة بشكل منفصل ليتم دمجها بعد الطباعة
تصميم قطع رقيقة وهشة على حدة ليتم دمجها بعد الطباعة
زوايا الدعم: عندما يتميز التصميم بزوايا أكبر من 45 درجة ، يجب تضمين الدعامات في التصميم والتي يمكن إزالتها بسهولة بمجرد طباعة الكائن.
أجزاء الفضاء بشكل صحيح: عند إنتاج مجموعة من أجزاء التجميع ، قم بتركها بعيدًا بما يكفي بعيدًا عن بعضها البعض لمنعها من الاندماج أثناء عملية الطباعة. القاعدة الأساسية للتجميعات التي يتم إنتاجها مجمعة بالكامل هي توفير خلوص على المحور z لسمك شريحة واحدة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون الخلوص XY هو عرض البثق ، على الأقل.
استخدام الحد الأدنى من أحجام النص المقترحة: يُقترح نوع غامق من 16 نقطة للجزء العلوي والسفلي من نموذج FFF ؛ الخط العريض المكون من 10 نقاط هو الحد الأدنى المقترح للأسطح العمودية.
ادمج الملفات للأجزاء الصغيرة في ملف واحد: تأكد من أن جميعها لها نفس ارتفاع البداية ، بحيث تلمس جميعًا لوحة التصميم. أيضًا ، اترك 2 مم بين الأجزاء لتجنب اندماجها معًا.
قم بتقييد الحساب المتعدد الخاص بك حيثما أمكن: حيث لن يقلل من سلامة المنتج أو الجماليات ، سينتج عدد أقل من عدد أكبر من الملفات الصغيرة.
ضع في اعتبارك خيارات ما بعد الطباعة: يمكن حفر اللدائن الحرارية وقصها وتحويلها والنقر عليها بعد الإنتاج. قد يؤدي إجراء هذه التعديلات بعد الطباعة إلى تقليل صعوبة تصميم القطعة.
يدعم معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد التصميم في أحد أنواع الملفات التالية: STL و OBJ و ZIP و STEP و STP و IGES و IGS و 3DS و WRL.
ما هو SLA 3D Printing؟
تعد طباعة SLA 3D اختزالًا للطباعة المجسمة (SL) ، وهي تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد تم استخدامها لمدة أربعة عقود في أشكال مختلفة من التطوير. تم تسجيل براءة اختراع العملية لأول مرة في عام 1986 من قبل تشارلز هال ، المؤسس المشارك للأنظمة ثلاثية الأبعاد ، ولكن يمكن تتبع التكنولوجيا المبكرة إلى اليابان أيضًا.
جنبا إلى جنب مع الطباعة FDM 3D (نمذجة الترسيب المنصهر) وطباعة SLS 3D (التلبيد الانتقائي بالليزر) ، أصبح SLA أكثر سهولة للشركات الصغيرة ورجال الأعمال والأفراد الآخرين حيث تصبح أكثر بأسعار معقولة. يمكنك هنا الإشارة إليها بمصطلحات إضافية بما في ذلك النماذج الأولية السريعة ، والتصنيع البصري وطباعة الراتنج ، وهي المصطلحات التي تنطبق تقريبًا على الطباعة SLS 3D و FDM 3D أيضًا.
غالبًا ما يتم اختيار الطباعة الحجرية المجسمة لإنشاء نماذج أولية ونماذج لأنها تنتج أشكالًا واضحة ونقية مع طبقات يصعب رؤيتها أو الشعور بها.
فيما يلي الخطوات الرئيسية في طباعة SLA ، على الرغم من وجود بعض الاختلاف بين الطابعات والتقنيات:
يبدأ بحوض من راتنجات البوليمر الضوئي ، مما يعني أن الراتنج يتفاعل مع الضوء. يسخن الراتنج لدرجة حرارة محددة ومتسقة مثالية للمعالجة.
داخل الحوض عبارة عن منصة بناء تبدأ في أعلى الحوض. في معظم الطابعات ، يتم تغليف المنصة بمواد راتينج بواسطة شفرة أو عضو من الحديد الذي يجتاحها.
يتم توجيه الليزر فوق البنفسجي (UV) ، الموجه بواسطة برنامج بمساعدة الكمبيوتر وملف تم تحميله من أجل كائن محدد ليتم بناؤه ، إلى سطح الحوض باستخدام مرآتين مشغلتين تعرفان باسم الجلفانومتر. يتم معالجة راتنجات البوليمر السائلة الحساسة للضوء بواسطة الليزر لأنها “تجذب” التصميم المبرمج مسبقًا ، طبقة واحدة في كل مرة.
يتم خفض المنصة بشكل تدريجي مسافة مساوية لطبقة واحدة من الراتنج المعالج حيث يتم رسم كل طبقة من النموذج الأولي أو المنتج على سطحه. تصبح كل طبقة مُعالجة جزءًا من القطعة.
بالنسبة للعديد من القطع ، تكون هياكل الدعم مطلوبة للقضاء على الانحراف الناجم عن الجاذبية ودعم القطعة بشكل جانبي أيضًا. تتم طباعة الدعامات جنبًا إلى جنب مع المنتج / النموذج الأولي ، وغالبًا ما يتم إرفاقه بمنصة البناء.
بمجرد الانتهاء من كائن SLA 3D ، يتم إزالته برفق من منصة الطباعة ، ويسمى أيضًا السرير. يغمس في محلول كيميائي يزيل الراتنج الزائد.
بعد ذلك ، يتم وضع القطعة بالكامل ودعاماتها في فرن المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية.
أخيرًا ، يتم قطع أي هياكل دعم من القطعة ، وهي كاملة.
استخدامات طباعة SLA 3D
إليك كيفية استخدام التصوير الحجمي المجسم.
النماذج الأولية: يُعرف أيضًا باسم النماذج الأولية السريعة ، وكان إنشاء النماذج الأولية هو الغرض الأصلي من هذه العملية. لا يزال تصنيع النماذج الأولية للأجزاء في مجموعة واسعة من المجالات استخدامًا شائعًا للطباعة الحجرية المجسمة. ميزة هذه العملية هي أنه يمكن صنع النموذج الأولي على حساب أقل بكثير من استخدام وسائل أكثر تقليدية. النماذج الأولية دقيقة ومفصلة ، حتى عندما تكون هناك حاجة إلى تشكيل غير تقليدي. يمكن تشكيلها واستخدامها في تصميم الأنماط الرئيسية لقولبة الحقن ، وصب المعادن والتشكيل الحراري ، من بين طرق الإنتاج الأخرى. يمكن بعد ذلك استخدام النماذج الأولية لتقييم أداء التصميم ، وغالبًا ما يتم استخدامها في الحملات التسويقية للكائن بمجرد بدء الإنتاج.
النمذجة الطبية وطب الأسنان وإنتاج الأطراف الصناعية: يتم إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد دقيقة للأجزاء التشريحية مثل الهياكل والأعضاء العظمية باستخدام هذه التكنولوجيا. يتم استخدام النماذج في التدريب. يمكن أيضًا تخصيصها للمرضى الأفراد باستخدام البيانات المكتسبة من الاختبارات مثل التصوير بالرنين المغناطيسي أو الأشعة المقطعية ثلاثية الأبعاد. تساعد النماذج الطبية وطب الأسنان في التخطيط للإجراءات الجراحية وفي تصنيع الغرسات والأطراف الصناعية.
التصنيع: على الرغم من أن طباعة SLA 3D ليست وسيلة فعالة من حيث التكلفة للإنتاج الضخم ، إلا أنها طريقة غير مكلفة لإنشاء منتج واحد أو عدد قليل من المنتجات المخصصة الفريدة. على سبيل المثال ، يتم استخدام التصاميم في العلامات التجارية ، وإنشاء الشعار ، والدعاية ، وصنع الهدايا المخصصة.
كيفية تصميم لطباعة SLA 3D
كيفية تصميم لطباعة SLA 3D
يعد برنامج التصنيع بمساعدة الكمبيوتر (CAM) والتصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) ضروريًا لعملية الطباعة ثلاثية الأبعاد بما في ذلك الطباعة الحجرية المجسمة. يتم استخدام البرنامج لإنتاج نماذج محوسبة من مجرد أفكار. يمكن تغيير النماذج واختبارها ؛ الآن ، يمكن طباعتها أيضًا. قبل الطباعة ، يجب تقطيع / وضع نموذج CAD لطباعة طبقة واحدة في كل مرة.
لاستخدامها في الطباعة ثلاثية الأبعاد ، تتم ترجمة ملفات CAD / CAM إلى نوع ملف يمكن للطابعة ثلاثية الأبعاد قراءته. أكثر اللغات المستخدمة في طباعة SLA هي STL ، أو لغة التغطية القياسية.
تعمل هذه النصائح على تحسين تصميم اتفاقية مستوى الخدمة:
الحفاظ على الحد الأدنى من السماكة: يلزم توفر ميزات لا تقل عن 0.030 بوصة لـ SLA القياسي و 0.015 “SLA عالي الدقة ، بما في ذلك ميزات حافة السكين والترقيق ، وأجزاء متعرجة من التصميم وحروف مرتفعة على الشعارات والنصوص الأخرى
التحكم في المسافة من الحافة إلى الحافة: سيؤدي إنشاء مسافات من الحافة إلى الحافة بين الوجوه الأقل من 0.20 بوصة إلى إنتاج كائنات ذات وجه أنعم
اختيار تصميم محكم للماء: لتجنب الأسطح غير الملزمة في الكائن ، استخدم إعدادات العزل المائي في CAD
قطع متعددة للمسافة: تصميم خلوص لا يقل عن 0.015 “بين الأجزاء المطبوعة على شجرة أجزاء
تحقق من وحدات القياس الخاصة بك: تأكد من حفظ التصاميم في الوحدات المناسبة ، إما بالبوصة أو مم