اقرأ في هذا المقال
- ما هي الطابعة ثلاثية الأبعاد؟
- كيف تعمل الطابعة ثلاثية الأبعاد؟
- أمثلة على منتجات الطباعة ثلاثية الأبعاد
- أنواع تقنيات وعمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد
- المواد المستخدمة في الطابعة ثلاثية الأبعاد
- مميزات الطباعة ثلاثية الأبعاد
ما هي الطابعة ثلاثية الأبعاد؟
الطابعة ثلاثية الأبعاد: هي أحد أشكال الصناعة التجميعية وهي عملية صنع نماذج صلبة ثلاثية الأبعاد من ملف رقمي، عن طريق وضع طبقات متتالية من المادة الخام حتى يتم إنشاء النموذج.
تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد من خلال طريقة الطبقات. يشار إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد أحيانًا باسم التصنيع الإضافي (additive Manufacturing).
يمكن رؤية الطابعات ثلاثية الأبعاد وهي تبني كل شيء من المنازل إلى السيارات وحتى الإكسسوارات الشخصية، تمكنك الطباعة ثلاثية الأبعاد من إنتاج أشكال معقدة باستخدام مواد أقل من طرق التصنيع التقليدية.
كيف تعمل الطابعة ثلاثية الأبعاد؟
كل شيء يبدأ بنموذج ثلاثي الأبعاد، يمكنك اختيار إنشاء واحدة من الألف إلى الياء أو تنزيلها من مكتبة ثلاثية الأبعاد.
- برامج النمذجة ثلاثية الأبعاد: وهي تصميم النموذج المراد طباعته في البرامج المخصصة مثل برنامج (123D Design).
- تشريح “تقطيع” النموذج: تعني تقسيم النموذج ثلاثي الأبعاد إلى مئات أو آلاف الطبقات (Layar) ويتم ذلك باستخدام برنامج التقطيع. عندما يتم تقسيم ملفك إلى شرائح، يكون جاهزاً للطابعة ثلاثية الأبعاد. يمكن رفع الملف إلى طابعة عبر (USB) أو (SD) أو (Wi-Fi). وتتم الطباعة طبقة قوق طبقة (layer by layer).
أمثلة على منتجات الطباعة ثلاثية الأبعاد:
تشمل الطباعة ثلاثية الأبعاد العديد من أشكال التقنيات والمواد حيث يتم استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في جميع الصناعات تقريباً التي يمكن أن تفكر فيها، مع عدد لا يحصى من التطبيقات المختلفة، مثل:
- المنتجات الاستهلاكية:مثل النظارات، الأحذية، الأثاث.
- المنتجات الصناعية: مثل أدوات التصنيع، النماذج الأولية.
- منتجات طب الأسنان: تم بالفعل طباعة التيجان (Crowns) وأطقم الأسنان ثلاثية الأبعاد.
- الأطراف الصناعية.
- المجسمات معمارية.
- مجال صناعة الطائرات: قامت شركة (GE Aviation) عام 2018 بطباعة ثلاثين ألف فوهة وقود من الكروم.
أنواع تقنيات وعمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد:
- البلمرة الضوئية (Vat Photopolymerisation): يتم فيها تعريض قطرات السائل للأشعة فوق البنفسجية ممّا يساعد في تحويلها للحالة الصلبة.
- ترسيب الطاقة الموجهة (Directed Energy Deposition): تستخدم هذه العملية في الغالب في صناعة المعادن وفي تطبيقات التصنيع السريع. عادةً ما يتم توصيل جهاز الطابعة ثلاثية الأبعاد بذراع آلي متعدد المحاور ويتكون من فوهة ترسيب المسحوق معدني أو سلكاً على السطح ومصدر طاقة (ليزر أو شعاع إلكتروني أو قوس بلازما) يذوبه، مكونًا جسمًا صلبًا.
- النفث المادي (Material Jetting): في هذه العملية، تخرج المادة في قطرات من خلال فوهة ذات قطر صغير، على غرار الطريقة التي تعمل بها طابعة الورق النافثة للحبر الشائعة، ولكن يتم تطبيقها طبقة تلو طبقة على منصة البناء ثم يتم تقويتها بواسطة ضوء الأشعة فوق البنفسجية.
- الطباعة باستخدام المسحوق (Powder Bed Fusion): تكون مادة الطباعة على شكل مسحوق، حيث يتم تسليط شعاع من الليزر عالي الطاقة على سطح المسحوق، وبعد طباعة طبقة كاملة من الشكل المراد طباعته، يهبط المصعد الخاص بالطابعة طبقة للأسفل وطباعة الطاقة التالية.
- الطباعة بالتلين الحراري (Material Extrusion): يتم إذابة مادة الطباعة عند وصولها لفوهة الخروج وعند خروج المادة من الرأس تبرد في درجة حرارة الغرفة وتتصلب.
المواد المستخدمة في الطابعة ثلاثية الأبعاد:
تختلف المواد المستخدمة باختلاف التقنية المستخدمة والنماذج المراد طباعتها فهي متنوعة بسبب التطوّر الهائل في تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد، مثل:
- البلاستيك.
- النايلون.
- الفضة.
- الشمع.
مميزات الطباعة ثلاثية الأبعاد:
- طباعة الأشكال الهندسية المعقدة بدون تكلفة إضافية.
- تكاليف بدء تشغيل منخفضة للغاية.
- النماذج الأولية منخفضة التكلفة مع تحول سريع للغاية.
- تتيح لك خيارات متنوعة من المواد لاستخدامها في الطباعة.
