الطباعة ثلاثية الأبعاد
ظهرت تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد في السنوات القليلة الماضية لتحتل مكانة مهمة كمشروع مدر للربح بين المؤسسات الصغيرة والمتوسطة. السؤال واسع الانتشار: كيف تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد، وما حقيقة هذه التقنية التي يبدو اسمها غريبا…؟
هي تقنية تعتمد على صناعة القطع من خلال تقسيم التصاميم ثلاثية الأبعاد وتصنيفها إلى طبقات صغيرة باستخدام برامج حاسوبية تمهيداً لتصنيعها بواسطة طابعات ثلاثية الأبعاد تعتمد على مبدأ طباعة طبقة فوق أخرى حتى الشكل النهائي للقطعة. يتم إنتاج الكائن. تتميز تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بالسرعة وسهولة الاستخدام وتوفير الوقت والجهد. والمال عند مقارنتها بتقنيات التكنولوجيا الأخرى التي تعتمد على مبدأ التصنيع الإضافي، وتفتح الأفق للمطورين في القدرة على طباعة الأجزاء والتفاصيل المتداخلة التي تكون معقدة من حيث التثبيت، وفي هذا المقال سيتم التعرف على هذه التقنية. الأصول الحديثة قريبة.
يقرأ:
كيف تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد؟
تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد على مبدأ بناء المكونات الأولية للمنتج أو النموذج الأولي له على شكل طبقات؛ يتم رسم الجزء المراد طباعته بتقنية ثلاثية الأبعاد باستخدام برنامج أوتوكاد متخصص يقوم بتقسيم التصميم إلى رسومات حاسوبية بحيث يمكن التعامل معها على شكل بيانات رقمية.
ثم يأتي دور جهاز الطباعة ليقوم بمهمة تنفيذ الرسومات المحوسبة على شكل مجسم ثلاثي الأبعاد بكل دقة لكل طبقة. غالبًا ما يتم استخدام نفث مسحوق المواد الخام أو نثره لبناء الطبقات، حيث يعتبر نثر مسحوق المواد الخام البنية التحتية لأساسات النموذج، ويتم اللجوء إلى بناء الطبقات المادية للنموذج باستخدام تقنية مشابهة للتقنية المستخدمة للاتصال الحبيبات وطبقات المواد . وبعد ذلك يأتي دور المكبس لضغط طبقة المسحوق الرئيسية ليتم تركيبها ورفعها لاحقاً، وينتقل الضغط إلى الطبقة الثالثة وهكذا حتى يكتمل تشكيل الشكل. ما هو مطلوب، وبعد رش القطرات حسب الطلب، يتم توزيع هذه الكميات بشكل منفصل ليتم إيداعها فوق طبقة المسحوق، بغض النظر عن نوعها، سواء كانت معدنية أو سيراميكية أو حتى بوليمرية. يتحول المسحوق إلى شريط رفيع حسب الشكل المرغوب، ويجب الوصول إلى مرحلة المعالجة الحرارية للتخلص من المسحوق غير المتماسك وكل ما هو غير مرغوب في وجوده. تتم المعالجة الحرارية تحت تأثير درجات حرارة تصل إلى 1000 درجة مئوية لتمنح الجسم الصلابة والمتانة ضد التلف والكسر.
مكونات الطباعة ثلاثية الأبعاد
- تتكون الطابعة ثلاثية الأبعاد من هيكل خارجي، ومنصة بناء، وأجزاء متحركة، وإلكترونيات تحكم، وطارد، وفوهة، وسخان، ومحرك متدرج، بالإضافة إلى أنبوب تسخين ومروحة.
- المواد المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد، خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد، الحبر، حبيبات المسحوق.
- برامج الاوتوكاد.
- الماسح الضوئي.
- اللدائن الحرارية والبوليمرات والمعادن والمواد العضوية.
إقرأ أيضاً:
أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد
هناك العديد من أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد التي تختلف في تقنية عملها، وهذه أشهرها:
-البلمرة الضوئية والتصلب الحراري:
بلمرة فوتو فوتو، هذا النوع من تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد يعتمد على مواد هلامية تتكون من بوليمر ذو حساسية عالية للأشعة فوق البنفسجية. كما يتطلب وجود ليزر UV لتسليطه على سطح البوليمر وفق نمط محدد في عرض الطبقة المراد طباعتها، وبعد عبور الشعاع فوق البوليمر يبدأ الأخير بالتصلب والتصلب فوراً ; تم بناء الطبقة الأولى ويتم بناء الطبقة التالية على الفور. إحدى التقنيات المعتمدة على البلمرة الضوئية والتصلب الحراري هي الطباعة الحجرية المجسمة.
– طباعة المواد بالبثق:
وتقوم هذه التقنية على مبدأ تزويد الطابعة بالمادة التي ستستخدم في الطباعة؛ ويكون على شكل مجموعة من الأسلاك والخيوط المتصلة ببعضها بواسطة رأس مدبب رفيع مزود بفوهة. وتقوم الفوهة بدورها في تسخين مادة الطباعة وإذابتها بحيث تبدأ في التحرك أفقياً وعمودياً حتى تخرج المادة حسب الشكل المطلوب. تبدأ درجة حرارة الفوهة بالانخفاض تدريجيًا بالتزامن مع خروج المادة من الرأس. إنها تتصلب، وإحدى التقنيات الأكثر استخدامًا هي نمذجة الترسيب المنصهر.
الطباعة باستخدام Powder Bed Fusion:
تعتمد هذه التقنية على المسحوق الموجود في الطباعة، بحيث يتم تسليط شعاع ليزر عالي الطاقة فوق سطح المسحوق بشكل مقطعي مطابق للشكل المراد طباعته. وبعد الانتهاء من طباعة الطبقة بأكملها على سطح هذا المسحوق، يبدأ دور رافع الطباعة في نزول الطبقة إلى الأسفل تمهيداً للتشكيل. طبقة جديدة من المسحوق وفقًا للطبقة التالية من الشكل، وإحدى تقنيات طباعة المسحوق الأكثر استخدامًا هي التلبيد الانتقائي بالليزر.
أنواع أخرى من الطباعة ثلاثية الأبعاد، ولكنها أقل استخدامًا:
- الطباعة باستخدام تصفيح الورق
- الطباعة باستخدام ترسيب الطاقة الموجهة
- نفث مواد الطباعة النقطية
- الطباعة باستخدام لاصق Binder Jetting
إقرأ أيضاً:
استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد
أصبحت استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد كثيرة ومتنوعة، ومن أهمها:
- يتم في المتاحف إنتاج نسخ طبق الأصل من التحف التاريخية والأثرية من أجل الحفاظ عليها وحمايتها من الضياع.
- الطب: يستخدم على نطاق واسع في مجال الطب، بما في ذلك صناعة الأدوات الجراحية، والإلكترونيات الطبية، ونماذج أجهزة الجسم، والكشف المبكر عن تشوهات الأجنة.
- قوالب السيراميك والمعادن والصب.
- إنتاج البضائع والسلع التجارية.
- التمييز بين الفلاتر الصناعية والتقليدية.
- الطباعة العضوية.
- طباعة المركبات.
- الأجهزة التعويضية والأطراف الصناعية في الطب.