تقوم الطباعة ثلاثية الأبعاد بتحويل مكبات من خيوط بلاستيكية أو صواني راتنجية إلى أشياء مادية. الطباعة ثلاثية الأبعاد لا تنتمي إلى هذا العالم على الإطلاق. تحتفظ ناسا بطابعة ثلاثية الأبعاد في محطة الفضاء الدولية ، ويمكن لرواد الفضاء صناعة أدوات مخصصة (مثل مفتاح الإصلاح هذا) دون الحاجة إلى نقلها إلى الفضاء.
لقد تم اعتماد الطباعة ثلاثية الأبعاد من قبل الطلاب ورجال الأعمال والهواة والمصانع الكبيرة. لأن الطباعة ثلاثية الأبعاد تسمح بتحويل التصميمات الرقمية إلى كائنات ملموسة ، تم اكتشاف مجموعة واسعة من الاستخدامات.
يمكن للطبيب طباعة نموذج جسدي لتشريح المريض لتصور البرنامج بشكل أفضل وإظهار الممارسة. يمكن لمهندسي المصانع إنشاء تركيبات وتجهيزات مخصصة توفر الوقت وتقلل من الأضرار أثناء التصنيع. يرعى المجتمع مساحة ريادة الأعمال ، ويقوم بتدريس مهارات STEM ويساعد الشركات الناشئة على إنشاء أعمال جديدة وخلق فرص عمل جديدة وفرص محلية.
في حين تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد في المقام الأول لإنتاج كائنات بلاستيكية ، يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أيضًا إنتاج كائنات معدنية ، على الرغم من أن هذه العملية أكثر تكلفة وأقل شيوعًا من الطباعة ثلاثية الأبعاد البلاستيكية.
ملخص تنفيذي
ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد؟ الطباعة ثلاثية الأبعاد هي عملية إنشاء كائنات مادية من نموذج رقمي. الطباعة ثلاثية الأبعاد هي عملية إضافة. يتم بناء الطبقات البلاستيكية واحدة تلو الأخرى لإنشاء أشياء.
كيف تؤثر الطباعة ثلاثية الأبعاد على الاقتصاد؟
تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد جزءًا لا يتجزأ من حركة الشركة المصنعة وتفيد المجتمع والتعليم ورجال الأعمال والشركات التقليدية. إنه يساعد في تعزيز إنشاء منتجات جديدة وشركات جديدة ، ويعلم المهارات التي يمكن تحويلها إلى مجموعة متنوعة من الوظائف الفنية والمهنية.
ما هي تكلفة الطباعة ثلاثية الأبعاد مقارنة بعمليات التصنيع التقليدية؟
هذا يعتمد على. يكلف أقل بكثير ويخلق النماذج الأولية والتركيبات والأدوات والتركيبات مع الطباعة ثلاثية الأبعاد وقتا أقل بكثير. ومع ذلك ، بمجرد دفع تكاليف الإعداد والأدوات ، يمكن لتقنيات التصنيع التقليدية (مثل قولبة الحقن) إنتاج الكائنات بشكل أسرع وبتكلفة أقل.
كيف تؤثر الطباعة ثلاثية الأبعاد على سلسلة التوريد؟
تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد مثالية للتصنيع على المدى القصير والإنتاج على نطاق صغير. كما يسمح أيضًا "بتخزين قطع الغيار في السحابة" بحيث لا يكون المخزون الفعلي مطلوبًا قبل الحاجة إلى الكائن. من خلال توفير كائنات ثلاثية الأبعاد على مستوى العالم في شكل رقمي وطباعتها محليًا ، يمكن القضاء على التكلفة ووقت النقل تمامًا.
يمكن 3D الطباعة تغيير التصنيع؟
يمر التصنيع بتغييرات هائلة ، وتعد الطباعة ثلاثية الأبعاد أحد العناصر. وتشمل العوامل الأخرى زيادة كبيرة في حجم البيانات والإنتاجية ، وتحسين التحليل ، والعوامل البشرية المحسنة ، وأتمتة عمليات الإنتاج المختلفة.
ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد؟
الطباعة ثلاثية الأبعاد هي عملية إنشاء كائنات (عادةً من البلاستيك ، ولكن في بعض الأحيان مواد معدنية أو مركبة) من نموذج رقمي. تضيف معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد مادة إلى طبقة رفيعة جدًا في كل مرة ، وهذا هو السبب في تصنيف الطابعات ثلاثية الأبعاد على أنها "صناعة مضافة".
كيف يعمل التصنيع المضافة؟
تعمل طابعات الكمبيوتر عادةً بسطر واحد في كل مرة. تشبه الطابعة ثلاثية الأبعاد رسام ، وتحرك رأس الطباعة بطول محوري X و Y لرسم نقش. في حالة الطابعة ثلاثية الأبعاد ، تكون الطابعة ثلاثية الأبعاد ثلاثية الأبعاد. بمجرد رسم النموذج ، يتحرك رأس الطباعة لأعلى (أو تتحرك الوجه لأسفل) ويتم رسم النمط الآخر على الأول.
كيف تعمل طابعة ثلاثية الأبعاد؟
هناك عدة أنواع من الطابعات ثلاثية الأبعاد ، لكننا سنركز على نوعين: نمذجة ترسب تنصهر (أو FDM) وتصوير مجسم (SLA).
FDM يبدأ مع لفائف خيوط. عادة ما تكون هذه السلاسل ذات السُمك 1.75 أو 2.85 مم والتي يتم جرحها على المغزل. تقوم الطابعة FDM بتسخين الشعيرة ، وتخرجها عبر فوهة الطارد ، وتضع طبقة على سطح التصميم. تكون هذه الطبقات رفيعة جدًا وعندما توضع كل طبقة منصهرة فوق الطبقة السابقة ، فإنها تذوب جزئيًا عند التبريد.
بمرور الوقت - في بعض الأحيان يستغرق الكثير من الوقت - يتم بناء كائن من مئات أو الآلاف من هذه الطبقات.
يبدأ جيش تحرير السودان براتنج سائل. ينحدر درج البناء إلى الراتنج (عادةً رأسًا على عقب) والضوء (أحيانًا من شاشات الكريستال السائل ، وأحيانًا من الأشعة فوق البنفسجية) ينتج تفاعلًا كيميائيًا في الراتنج الذي يصلب. عندما تتعرض كل طبقة للضوء ، ترفع الطابعة منصة التصميم بعيدًا قليلاً عن خلية الراتينج ، فتكشف الطبقة التالية.
FDM هو الشكل الأكثر شيوعًا للطباعة ثلاثية الأبعاد لقذف المواد. SLA هو أكثر أشكال الطباعة ثلاثية الأبعاد شيوعًا. وصلت طريقتا الطباعة هذه إلى مستوى منخفض بما فيه الكفاية من حيث التكلفة يمكن للمستهلكين والهواة والمعلمين ورجال الأعمال والشركات الصغيرة تحمله ، لكنهم عادة ما يقتصرون على إنتاج المواد البلاستيكية والمواد المركبة البلاستيكية والنايلون. .
يمكن استخدام أشكال أخرى من الطابعات ثلاثية الأبعاد ، ولكنها تتطلب تكلفة شراء كبيرة. يشمل ذلك الطباعة ثلاثية الأبعاد لأسرة المسحوق (المسحوق ثم تشكيل الانصهار) ، تصنيع الصفيحة (صفائح الترابط معًا ثم قصها) ، ترسب الطاقة الاتجاهي (يشبه هذا إلى حد ما إذا ولدت طابعة اللحام وطابعة FDM) وشكل الإلكترون الحر (إخراج شعاع الإلكترون في فراغ لإنتاج المعدن المنصهر على أساس نموذج ثلاثي الأبعاد).
تستخدم هذه الأشكال الأخيرة من الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل شائع في صنع الأجزاء المعدنية ، في حين تستخدم FDM و SLA في صناعة الأشياء البلاستيكية.
كل ما هو مشترك هو أنها تخلق كائنات جديدة عن طريق إضافة ومزج المواد الخام تدريجيا.
ما الطباعة 3D ليست كذلك
الطابعة ثلاثية الأبعاد ليست نسخة متماثلة من Star Trek. سيخبرك أي شخص لديه طابعة ثلاثية الأبعاد أنه بمجرد أن يرى الضيف الطابعة قيد التنفيذ ، ستكون خيالهم متحمسة. على الفور تقريبًا ، سيبدأون في استدعاء أنواع العناصر التي يريدون صنعها. غالبًا ما لا تكون هذه عناصر موجودة ، لكنهم يعتقدون أن سحر الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن يخلق اختراعات جديدة بين عشية وضحاها.
كيف تؤثر الطباعة ثلاثية الأبعاد على الاقتصاد؟
مثلما تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد عاملاً في اتجاه تحويل التصنيع الرقمي ، تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد عنصرًا في اتجاه اقتصادي أكبر وصعود حركة الشركة المصنعة.
أحد الجوانب المثيرة للإنتاج هو شمولها وحياد النوع الاجتماعي. إنه يغطي كل شيء بدءًا من صنع الدمى إلى تصميم الروبوت ، ومن سكرابوكينغ إلى صنع الأثاث ، ومن صناعة الجلود إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد. هذه هي الكلمة التي تحتوي على أي شيء يجعل الأشياء نقية وبسيطة.
يختلف التصنيع عن التصنيع ، رغم أنه غالبًا ما يؤدي إلى التصنيع. عندما يقوم شخص ما بتصميم منتج ويبني نموذجًا أوليًا ، فكر في صنعه. مرة واحدة في النموذج الأولي في الإنتاج النشط ، فإنه يتم تصنيع. الآن ، مع الجمع بين إنتاج سطح المكتب والتمويل الجماعي ، يمكنك تصميم نماذج معقدة للغاية يتم تمويلها من قبل العملاء المحتملين.
مزايا وعيوب طابعات FDM و SLA
نظرًا لأن طابعات FDM و SLA متوفرة بالفعل للهواة والمحترفين ، فهي أكثر أنواع الطابعات ثلاثية الأبعاد شيوعًا. يمكن استخدام إصدار المستهلك لمئات الدولارات ، بينما تتراوح أسعار الآلات المحترفة لتصنيع النماذج الأولية وتركيبات الأجهزة بين 3000 دولار و 6000 دولار.
هذه هي تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد التي تستثمر فيها على الأرجح.
طابعة FDM
FDM هي أول تقنية للطباعة ثلاثية الأبعاد للهواة ، ولا تزال تتصدر السوق من حيث العرض وإمداد المنتجات وحجم المبيعات.
أحد التحديات الرئيسية للطباعة ثلاثية الأبعاد هو الحصول على طباعة ناجحة للكائن. فشلت الطباعة نظرًا لأن البلاستيك المودعة تسخن أو تبرد بسرعة كبيرة لأن الطبقة لا ترتبط بنجاح بسبب فصل الطباعة عن سطح لوحة الطباعة بسبب انسداد الشعيرات في الطارد ، بالإضافة إلى مشكلات الإنتاج الأخرى المختلفة.
يمكن للطابعات FDM الطباعة في مجموعة متنوعة من البلاستيك. كل البلاستيك له خصائص مختلفة مما يجعل الطباعة أسهل أو أكثر صعوبة وإنتاج خصائص مختلفة في الجزء النهائي.
النوع الأكثر شيوعًا من الشعيرات هو PLA (حمض polylactic) ، الذي يسهل طباعته للغاية ، ولكن يمكن أن يكون هشًا للغاية وسوف يتشوه في الشمس.
نايلون مرن للغاية ، لكنه يتطلب عادةً الكثير من العبث لتشغيل إعدادات الطباعة الخاصة به.
يعد ABS أكثر قوة (مصنوع من LEGO) ، لكن معدل التبريد عادة ما يؤدي إلى تشويش الصورة الأساسية بالكامل. كما أن لها رائحة كريهة وأبخرة سامة معتدلة.
يضخ بعض الموردين المواد البلاستيكية الأساسية (بشكل أساسي PLA) في مواد أخرى ، بما في ذلك الخشب والمعادن وألياف الكربون. كل من هذه التغييرات خصائص الكائن المطبوع الانتهاء.
تحتوي معظم طابعات FDM على جهاز بثق يمكنه طباعة لفة خيوط واحدة في وقت واحد. يمكن لطابعات FDM الأكثر تقدماً (وباهظة الثمن) طباعة خيطين أو ثلاثة أو أربعة خيوط في وقت واحد ، مما يسمح للطابعة بخلط الألوان والخصائص الوظيفية (مثل البلاستيك الصلب والمفصلات المرنة) ومواد الدعم القابلة للذوبان.
تتكون الطباعة من سلسلة من البلاستيك المصهور ، لذلك قد يكون التبذير مشكلة. على الرغم من أن طابعات FDM يمكنها عادة طباعة دوائر أو زوايا تصل إلى 45-60 درجة ، فإنها لا تستطيع الطباعة على فجوة الهواء لأن البلاستيك المصهور سوف يغرق ببساطة في الفجوة.
للتعويض عن الفجوات الكبيرة ، ستنتج معظم الطابعات الدعم أو برج بلاستيكي مؤقت يمكنه دعم منطقة الجسر. تستخدم الطابعة الأحادية نفس المادة الموجودة في الكائن نفسه ولديها مجموعة متنوعة من الإعدادات التي تجعل من السهل إزالة الدعم.
غالبًا ما تطبع الطابعات ذات الفتيلة المزدوجة باستخدام مادة دعم قابلة للذوبان مثل PVA (كحول بولي ylينيل) والتي تعتبر إلى حد كبير نفس المادة التي يصنع منها Elmer's Glue. بمجرد اكتمال طباعة الشعيرة المزدوجة ، يتم غمرها في الماء لساعات (أو في بعض الأحيان أيام) ، ويتم إذابة PVA ، تاركًا طباعة سليمة مع الفراغات المفتوحة التي صممها المصمم للكائن النهائي.
نظرًا لأن طابعات FDM تطبع في طبقات ، يمكن أن يكون اتجاه الكائن الذي تتم طباعته مهمًا. الروابط بين الطبقات غالبًا ما تكون أضعف من الخطوط البلاستيكية الخطية. على هذا النحو ، يجب أن يضع التنسيب على السرير ذلك في الاعتبار لأي أشياء من المحتمل أن تكون تحت الضغط.
تأتي طابعات FDM بأحجام متنوعة. كلما زاد الحجم ، زادت صعوبة الطباعة ، لأنه من الصعب في كثير من الأحيان تحقيق التوازن بين خصائص الحرارة داخل منطقة الإنشاء الكاملة.
تقدم طابعات FDM أيضًا مجموعة متنوعة من أحجام الفوهات. فكلما زادت فوهة البثق ، زادت مواد البثق في الدقيقة ، ولكن كلما كانت النتيجة النهائية أقل دقة. أصغر فوهة ، وأكثر تفصيلا الطباعة. ستؤدي الطباعة باستخدام الفتحات الكبيرة أو الفتحات الصغيرة إلى ظهور تحديات أخرى ، ترتبط غالبًا بالدعم والجسور وإدارة الحرارة.
طابعة جيش تحرير السودان
تحتوي طابعات SLA على العديد من الميزات التي تجعلها خارج التيار الرئيسي:
الراتنجات السائلة التي يستخدمونها عالية السمية في شكلها غير المؤكد. إذا حصلت عليه ، فقد يسبب حروقًا أو طفحًا مؤلمًا.
تحتاج الطباعة النهائية إلى المعالجة في الحمام ثم معالجتها. سوف تتشوه خلال وقت المعالجة هذا. كما أنها سامة.
تعد طابعات SLA أكثر تعقيدًا من طابعات FDM بسبب الراتنجات السائلة وحمامات المعالجة.
تحتوي طابعات SLA عادةً على مساحات بناء صغيرة جدًا ، مما ينتج عنه مطبوعات صغيرة عادة. عادةً ما تصاغ الراتنجات خصيصًا لطابعة معينة ، بحيث يمكن للمستخدم قفل منتج المورد ، مما قد يحد من خيارات المواد والألوان.
ومع ذلك ، أصبحت طابعات SLA أكثر شيوعًا ، وذلك أساسًا لأنها تنتج مطبوعات بتفاصيل دقيقة جدًا وطبقات قليلة من الطبقات. وهذا يجعلها مناسبة بشكل خاص للنماذج الأولية لتصميمات المجوهرات وتموتها ، والتصميمات الطبية الصغيرة والأسنان ، والهوايات مثل السكك الحديدية النموذجية ومنمنمات الألعاب.
تصميم وإعداد المطبوعات
يجب أن تمر عملية الانتقال من كائنات إبداعية إلى كائنات ثلاثية الأبعاد أولاً بتقنيتين لأدوات البرمجيات: برنامج النمذجة ثلاثية الأبعاد (أو CAD) وجهاز تقطيع.
برنامج النمذجة ثلاثية الأبعاد
يمكن اعتبار برامج النمذجة ثلاثية الأبعاد (المعروفة أيضًا باسم CAD (للتصميم بمساعدة الكمبيوتر)) بمثابة محرك إنشاء النماذج ثلاثية الأبعاد. بنفس الطريقة ، يمكنك استخدام Photoshop لإنشاء رسومات ، Illustrator لإنشاء رسومات ، أو استخدام Word لإنشاء مقالات مثل هذا ، وبرنامج CAD لإنشاء تصميمات ثلاثية الأبعاد.
هناك العديد من برامج CAD هناك ، وكل برنامج هو الأنسب لمهام مختلفة. أقوم بالتناوب بين TinkerCAD و Fusion 360 ، اعتمادًا على ما إذا كنت بحاجة إلى إنشاء جزء سريع أو تصميم أكثر تعقيدًا.
تقطيع اللحم
يقوم برنامج CAD بإنشاء نموذج افتراضي للكائن ثلاثي الأبعاد. ولكن معظم الطباعة ثلاثية الأبعاد تتم طبقة تلو الأخرى. إن عملية تحويل التصميم ثلاثي الأبعاد إلى سلسلة من حركات الماكينات على مستوى ثنائي الأبعاد (ثم نقل المستوى) هي مهمة برنامج التقطيع.
اقرأ المزيد: https://www.zdnet.com/article/everything-you-need-to-know-about-3d-printing-and-its-impact-on-your-business/