ما هي الطابعة ثلاثية الأبعاد

أحد الاتجاهات الواعدة في العالم الحديث هو إنشاء كائنات ثلاثية الأبعاد باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد. تتيح لك تكنولوجيا الطباعة إنشاء منتجات معقدة ومفصلة للغاية. اليوم، أصبح استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد ممكنا ليس فقط في مواقع الإنتاج، ولكن أيضا في المنزل، للقيام بذلك، يكفي شراء طابعة ثلاثية الأبعاد.

ما هي الطابعة ثلاثية الأبعاد؟

الطابعة ثلاثية الأبعاد هي جهاز قادر على إنشاء كائنات بناءً على نماذج رقمية ثلاثية الأبعاد تم إنشاؤها. يتم الحصول على المنتجات عن طريق تطبيق المواد طبقة تلو الأخرى. يتم استخدام راتنجات اللدائن الحرارية والبوليمرات الضوئية كقاعدة، ولكن مع تطور التكنولوجيا، يزداد عدد المواد المستخدمة كمواد خام.

تبدو عملية التصنيع كما يلي:

1. تتم عملية إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد، أي. يتم تطوير صورة مرئية للمنتج المستقبلي مع الحفاظ على جميع النسب. يتم إنشاء النموذج باستخدام برامج متخصصة.
2. بعد إنشاء النموذج، تحتاج إلى معالجة الملف. تتكون المعالجة من تحويل الملف إلى رمز رقمي يقسم النموذج بأكمله إلى عدة طبقات متوازية. بهذه الطريقة، يتم إنشاء أوامر للجهاز ثلاثي الأبعاد، الذي يقوم بتوزيع المادة لإنشاء الكائن.
3. المرحلة النهائية هي الطباعة ثلاثية الأبعاد للمنتج، أي الطباعة ثلاثية الأبعاد. عملية إنشاء منتج عن طريق تطبيق المادة طبقة تلو الأخرى.يتم تنفيذ العملية باستخدام رأس الطباعة (الطارد)، الذي يتحرك على طول المحورين 0Y و0X، أي. يتم تغذية المادة فقط على طول المستوى الأفقي وفقًا لرمز برنامج الطبقة. لتطبيق الطبقة التالية، يتحرك الطارد على طول الدليل الرأسي (على طول المحور 0Z) على مسافة تساوي حجم الطبقة. وبعد ذلك يبدأ تطبيق الطبقة الأفقية التالية.

مرجع: قد تختلف عملية الطباعة اعتمادًا على تكنولوجيا التصنيع، لكن العملية العامة لإنشاء المنتجات تتكون من تطبيق المادة طبقة تلو الأخرى.

أنواع الطابعات ثلاثية الأبعاد

يتم تقسيم الأجهزة حسب فرادة عملية الطباعة، أي. على التكنولوجيا المستخدمة. طرق الطباعة الأكثر شيوعًا هي FDM (نمذجة الترسيب المنصهر) وSLA (الطباعة الحجرية المجسمة بالليزر).

تعد تقنية النمذجة الاتجاهية إحدى طرق الطباعة الأولى التي ظهرت. يستخدم اللدائن الحرارية كمواد لصنع أشياء على شكل إبر حياكة أو خيوط على بكرة. طريقة الطباعة هي كما يلي:

1. يتم تثبيت التخزين المؤقت أو الفتيل في الطارد. تحت تأثير جهاز التسخين، تبدأ المادة في الذوبان وتتدفق عبر القناة إلى سطح العمل.
2. يتحرك الطارد على طول الإحداثيات المحددة وفقًا للكود الرقمي. يحدث التصنيع في طبقات نسبة إلى المستوى الأفقي.
3. في تصنيع المنتجات المعقدة، يتم استخدام مادتين: الرئيسية والمساعدة. يتم إنشاء المنتج باستخدام المواد الأساسية. تهدف المادة المساعدة إلى إنشاء دعامات مؤقتة، وكذلك لملء المساحة المجوفة للمنتج. لأنالطابعة غير قادرة على طباعة أي شيء في الهواء دون أي سبب.

مرجع: تتم بعد ذلك إزالة المادة المساعدة باستخدام مذيب خاص، أو يتم قطعها بسهولة.

المنتجات المصنوعة باستخدام تقنية FDM تتمتع بقوة ميكانيكية وكيميائية جيدة. يتم تحقيق هذه الخصائص من خلال استخدام اللدائن الحرارية الصناعية. كما أن هذه التقنية خفيفة الوزن ومناسبة للاستخدام في المنزل.

تقوم تقنيات SLA، أو الطباعة الحجرية المجسمة، بطباعة المنتجات باستخدام راتنجات البوليمر الضوئي السائل التي تتصلب تحت تأثير مصدر الطاقة على شكل ليزر. باستخدام هذه الطريقة، تتمتع المنتجات بدقة عالية (تصل إلى 15 ميكرون). تتم طباعة الكائنات على النحو التالي:

1. يتم إنزال سطح العمل في وعاء به سائل فوتوبوليمر إلى عمق طبقة واحدة؛
2. يقوم مصدر الطاقة (الليزر) بتقطيع شكل الجسم وفقًا لإحداثيات الجسم المحددة؛
3. تحدث عملية البلمرة ونتيجة لذلك يحدث تصلب عند نقاط الاتصال؛
4. يتم تكرار الإجراء لكل طبقة حتى يتم إنتاج الكائن؛
5. بعد الإنتاج، يتم غمر النموذج في حاوية بمحلول خاص لتنظيفه من العناصر المساعدة؛
6. المرحلة النهائية هي التشعيع فوق البنفسجي من أجل تسريع عملية تكوين المنتج.

تعد الطباعة الحجرية المجسمة واحدة من أحدث التقنيات، ولكنها تتطلب مواد باهظة الثمن. هناك أيضًا أنواع أقل شهرة من الطباعة:

SLS (تلبيد الليزر الانتقائي) مبدأ إنشاء كائن هو توفير طبقة رقيقة من المواد على شكل مسحوق إلى منطقة العمل، والتي يتم تلبيدها تحت تأثير الليزر.والميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي عدم الحاجة إلى استخدام العناصر المساعدة، ولكنها تتطلب معالجة حرارية إضافية. غير مخصص للاستخدام في الظروف المنزلية.

EBM (ذوبان شعاع الإلكترون). تشبه هذه التقنية تقنية التلبيد الانتقائي بالليزر، ولكن يتم إنشاء المنتج في الفراغ ولا يتطلب معالجة حرارية إضافية.

الطباعة ثلاثية الأبعاد تتضمن قلمًا ثلاثي الأبعاد. مبدأ عملها مشابه لتقنية FDM، ولكن لها مظهر أكثر مصغرة وتستخدم لإنشاء رسومات ذات تأثير ثلاثي الأبعاد.

ماذا يمكن للطابعة ثلاثية الأبعاد أن تفعل؟

تُستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد اليوم في جميع مجالات الحياة تقريبًا. هناك أمثلة على إنشاء أطباق الطهي باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد. يتم إنشاء أجزاء من أي تعقيد لهياكل أكثر تعقيدًا في جميع الصناعات. لكن المجال الأكثر أهمية وضرورة لا يزال هو الطب.

تعمل العديد من الشركات على تطوير مُحاكيات عضوية يمكنها عمليًا أن تحل محل الأقمشة الطبيعية. يمكن أن تساعد الطباعة ثلاثية الأبعاد أيضًا في مجال استبدال المفاصل. التطبيق الأكثر شيوعًا للتصنيع ثلاثي الأبعاد هو في طب الأسنان. وبالإضافة إلى الأطراف الصناعية، تُستخدم الطابعات في صنع نماذج الأعضاء. تتزايد إمكانيات الطباعة ثلاثية الأبعاد ويصبح الوصول إليها أكثر سهولة كل يوم.

لا تساعد الطابعات ثلاثية الأبعاد الأشخاص فحسب، بل الحيوانات أيضًا. ومن الحالات الشهيرة صنع قوقعة لسلحفاة أصيبت في حريق غابة. وهكذا أنقذت القشرة الجديدة حياة الحيوان، ومثل هذه الحالات كثيرة. حالة فريدة أخرى هي الساق الاصطناعية للفيل. يكمن تفرد الحالة في حقيقة أن الأطراف الاصطناعية للأفيال لا تُصنع عمليًا بسبب الوزن الكبير للحيوان.

تتيح لك تكنولوجيا الطباعة الحديثة إنشاء مبنى كامل. استغرق بناء المنزل الصغير (37 مترًا مربعًا) من الباحثين 24 ساعة فقط وبنصف تكلفة الطريقة التقليدية.