تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد تقنية شائعة ومتعددة الاستخدامات تأتي مع عدد كبير من التطبيقات والفوائد. المصطلح مرادف للتصنيع الإضافي وهو مصطلح شامل لجميع تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد. تقوم وحدات التصنيع المضافة ببناء أي جزء من طبقة واحدة في كل مرة وتقدم قائمة طويلة من المزايا إلى الجدول.
علاوة على ذلك ، تتيح لك جميع الأنواع المختلفة لتقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد الاختيار بين أنواع المواد والحصول على التركيبة الصحيحة من تشطيب السطح والمتانة والسرعة والتكلفة. تلقي هذه المقالة نظرة على الطرق الشائعة لـ الطباعة 3D ويشرح كيفية عملهم لمساعدتك في اتخاذ أفضل خيار لمشروعك.
التصنيع الإضافي: نظرة عامة موجزة
كما ذكرنا ، فإن التصنيع الإضافي هو المصطلح الشامل الذي يصف جميع طرق الطباعة ثلاثية الأبعاد. أي تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد يستخدم تصميم CAD من جهاز كمبيوتر ويبني الشكل الهندسي الدقيق في طبقات. هذا هو المكان الذي يأتي منه اسم التصنيع الإضافي. على عكس هذه التقنية ، تتطلب منك التقنيات التقليدية عمومًا إزالة المواد الزائدة لإنشاء الأشكال التي تحتاجها.
في البداية ، كانت بعض اللدائن الحرارية هي المواد المناسبة الوحيدة للطباعة ثلاثية الأبعاد. أدى هذا إلى تقييد تطبيقات المفهوم لأن البلاستيك لا يمتلك الخصائص الفيزيائية اللازمة للعديد من الصناعات عالية الأداء. ومع ذلك ، فقد تحسن الوضع بمرور الوقت حيث سمحت التقنيات المختلفة باستخدام مواد أخرى مثل المعادن والسيراميك وحتى المواد العضوية.
حتى ذلك الحين ، تعد اللدائن الحرارية من بين المواد الأكثر شيوعًا لتقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد اليوم. أكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS) ، وحمض Polylactic (PLA) ، و PolyCarbonate (PC) ، و Polyvinyl Alcohol (PVA) هي بعض الخيارات الأكثر شيوعًا في مختلف الصناعات نظرًا لتعدد استخداماتها وخصائصها المناسبة.
أنواع تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد
1 - نفث الموثق
Binder jetting هي طريقة بسيطة للطباعة ثلاثية الأبعاد تعتمد على عامل ربط صناعي لربط طبقات مختلفة من الجزء. في نفث الموثق ، يكون الإدخال هو المادة الأساسية في شكل مسحوق ترسبه الطابعة بطبقة رقيقة من عامل الربط.
علاوة على ذلك ، تعمل العملية مع مواد مثل الرمل وبعض البوليمرات ومساحيق المعادن ومركبات المعادن الخزفية. هذا من بين طباعة ثلاثية الأبعاد منخفضة التكلفة الطرق التي يمكن أن تنتج كميات كبيرة في وقت منخفض.
علاوة على ذلك ، فإن مرونة التصميم وإعادة إنتاج الألوان الممتازة إلى جانب دقة الأبعاد البالغة 0.2 مم (معدن) لها تكلفة. لن تكون الخصائص الميكانيكية لنتائجك بهذه الجودة ، وبالتالي ستقتصر هذه التقنية على التطبيقات منخفضة الكثافة فقط. على سبيل المثال ، بعض التطبيقات الأكثر شيوعًا لـ Binder Jetting هي:
- قطع معدنية
- نماذج واقعية
- نماذج أولية منخفضة التكلفة
- قوالب صب الرمل
2 - نفث المواد
خيار شائع آخر بين أنواع تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد هو عملية نفث المواد. في هذه الحالة ، تستخدم الطابعة ثلاثية الأبعاد قطرات من المواد السائلة لبناء كل طبقة.
الشيء الوحيد الذي يجعل هذه العملية فريدة من نوعها هو القدرة على استخدام أنواع مختلفة من المواد على كائن واحد. نتيجة لذلك ، يمكنك تصنيع أجزاء بألوان ونسيج مختلط يمكن أن يمنحك مظهرًا جماليًا مخصصًا للمنتج النهائي.
بشكل عام ، راتينج فوتوبوليمير هو المادة الوحيدة القابلة للتطبيق لهذا النوع من عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد. إنها تقدم أكثر تشطيبات السطح تفصيلاً وأفضلها بدقة أبعاد تبلغ 3 مم ، ولكن الأجزاء غير مناسبة لأي تطبيقات ميكانيكية بسبب خصائصها الضعيفة وهشاشتها.
فيما يلي بعض التطبيقات الأكثر شيوعًا لعملية نفث المواد:
- النماذج الجمالية
- نماذج قوالب الحقن
- وضع النماذج الطبية
- عروض التصميم
3 - بثق المواد
البثق هو عملية صناعية شائعة حيث تدفع أي مادة بالقرب من نقطة الانصهار من خلال فتحة أصغر. وبالمثل ، تعمل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على نفس المبدأ. في معظم الحالات ، تستخدم عملية البثق البلاستيك والشعيرات المركبة. على سبيل المثال ، PLA ، ABS ، PET ، ألياف الكربون ، ومواد أخرى شائعة جدًا.
أثناء العملية ، يتم دفع المواد عبر فوهة صغيرة تقوم بتسخينها إلى درجة الانصهار وترسب على مسار محدد مسبقًا يشكل طبقة.
تتكرر العملية عدة مرات حتى تكمل الجزء بأكمله. اليوم ، يمكنك استخدام المواد الحيوية البثق والعناصر الصالحة للأكل ومجموعة متنوعة من المواد الأخرى ، ولكن PLA و ABS والبلاستيك الأخرى هي الأكثر شيوعًا.
بثق المواد هو إلى حد بعيد تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد الأقل تكلفة مع الدقة والتنوع اللائقين. لهذا السبب ستجد أن معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد المحلية تستخدم هذا النوع من تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لأنها أكثر شيوعًا وأسهل في التعامل معها.
فيما يلي بعض التطبيقات الأكثر شيوعًا لبثق المواد في الطباعة ثلاثية الأبعاد:
- العلب الإلكترونية
- تركيب الشكل
- تركيبات
- أنماط صب الاستثمار
4 - بلمرة الحاوية
هذه عملية طباعة ثلاثية الأبعاد فريدة تستخدم مصدر ضوء لعلاج راتينج البوليمر الضوئي. المادة المناسبة لذلك هي فقط راتينج فوتوبوليمر متوفر بألوان وأشكال عديدة. تنتج هذه الطريقة تشطيبًا استثنائيًا للسطح وتسمح بهندسات معقدة ومعقدة.
غالبًا ما يتم تمييز تقنية بلمرة الحوض في عدة أنواع. فيما يلي العناصر الثلاثة الرئيسية:
- التصوير الحجمي المجسم (SLA)
- معالجة الضوء الرقمي (DLP)
- الطباعة الحجرية المجسمة المقنعة (MSLA)
علاوة على ذلك ، هناك أشكال أخرى متعددة قيد البحث تعمل على تحسين التطبيق وتعدد استخدامات هذه التقنية. المفهوم الرئيسي مشابه. ومع ذلك ، فإن الاختلاف بين جميع هذه الأشكال هو مصدر الضوء ، والذي يلعب في الواقع دورًا أساسيًا في عملية المعالجة.
على سبيل المثال ، بعض التطبيقات الأكثر شيوعًا حيث تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد لبلمرة ضريبة القيمة المضافة مذكورة أدناه:
- قوالب حقن
- نماذج البوليمر
- عروض التصميم
- تركيبات الأسنان
- الأجزاء الطبية
- صناعة المجوهرات
5 - مسحوق بودرة الانصهار
هذا من بين أكثر أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد تقدمًا مع الكثير من الإمكانات في العديد من التطبيقات المتطورة. يعمل انصهار طبقة المسحوق من خلال تركيز مصدر حراري على مساحة صغيرة للحث على الاندماج بين طبقات المواد في شكل مسحوق.
على سبيل المثال ، تعمل العملية على معظم اللدائن الحرارية والسيراميك والمعادن لتقديم دقة أبعاد استثنائية تبلغ 0.3٪. بعض عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد الشائعة هي التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) ، وذوبان الليزر الانتقائي (SLM) ، وذوبان شعاع الإلكترون (EBM) ، والتلبيد المباشر بالليزر المعدني (DMLS) ، و Multi Jet Fusion (MJF) على سبيل المثال لا الحصر.
لتوضيح ذلك ، إليك بعض التطبيقات الشائعة التي تعتمد على تقنية دمج طبقة المسحوق:
- الأجزاء المعدنية الوظيفية
- إنتاج بكميات قليلة
- تصاميم جوفاء
6 - ترسيب الطاقة المباشر
ترسيب الطاقة المباشر هو تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد لا تتطلب أي بنية داعمة وتعمل في وقت واحد لإيداع الطبقات وعلاجها. علاوة على ذلك ، تعتمد التقنية على شعاع الإلكترون أو الليزر القوي أو البلازما لتنشيط المواد بدرجة عالية بالقرب من نقطة الانصهار لبناء الطبقات.
لا تقتصر تطبيقات دائرة التنمية الاقتصادية على بناء الأشياء فقط. تقوم العملية الفريدة بإصلاح الكائنات وهذا هو المكان الذي ستراه فيه بشكل عام أكثر.
أكثر أنواع العمليات شيوعًا هي LENS و EBAM و Cold Spray وغيرها. علاوة على ذلك ، تقتصر عملية DED على المعادن فقط وتعمل بشكل جيد مع كل من الأسلاك والمساحيق. ومع ذلك ، ستحتاج إلى إنفاق الكثير من الأموال على المعالجة اللاحقة ، مما لا يجعلها خيارًا قابلاً للتطبيق للعديد من الصناعات.
على سبيل المثال ، بعض التطبيقات الأكثر شيوعًا لدائرة التنمية الاقتصادية هي:
- إصلاح المكونات المتطورة
- النماذج الوظيفية
7 - صفيحة التصفيح
كما يوحي اسمه ، فإن تصفيح الألواح هو تقنية تكدس صفائح معدنية رفيعة للغاية فوق بعضها البعض لإنتاج كائن ثلاثي الأبعاد. ومع ذلك ، فإن هذه العملية غير دقيقة تمامًا ولكنها تؤدي إلى نتائج سريعة للغاية واقتصادية. وبذلك نقدم طرقًا محدودة للتطبيقات الوظيفية.
بشكل عام ، تستخدم عملية تصفيح الألواح الورق أو البوليمر أو صفائح رقيقة من المعدن لهذه العملية. أكثر تقنيات المعالجة شيوعًا هي تصنيع الكائنات المصفحة (LOM) والدمج بالموجات فوق الصوتية (UC) والتي تنتج الكثير من النفايات وتتطلب مزيدًا من المعالجة للجزء قبل الاستخدام.
بعض التطبيقات الأكثر شيوعًا لعملية تصفيح الألواح هي ؛
- النماذج غير الوظيفية
- تقييم قابلية التصميم
- نماذج العرض
- مطبوعات متعددة الألوان
- قوالب الصب
اصنع نماذج أولية فعالة دون أي متاعب ، اتصل بـ RapidDirect للحصول على خدمات طباعة ثلاثية الأبعاد متميزة بأفضل تكلفة.
التطبيقات الشائعة للطباعة ثلاثية الأبعاد
غالبًا ما ترتبط الطباعة ثلاثية الأبعاد بالنماذج الأولية السريعة وهي محقة في ذلك. إنه أحد أكثر تطبيقات هذه التقنية شيوعًا اليوم. ومع ذلك ، فقد تطورت طرق الطباعة ثلاثية الأبعاد بمرور الوقت وتغطي العديد من المجالات الجديدة الآن.
اليوم ، تعد تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد المختلفة ضرورية للعديد من القطاعات الصناعية. فيما يلي بعض المجالات التي تلعب فيها طريقة الطباعة ثلاثية الأبعاد دورًا أساسيًا في دفع الابتكار والنمو.
1 - الطيران
يتمتع قطاع الطيران والدفاع بنصيب الأسد عندما يتعلق الأمر بتطبيق الطباعة ثلاثية الأبعاد على عملياته. على سبيل المثال ، يتجاوز سوق أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد في قطاع الطيران 3 مليار دولار ويستمر في النمو مع مرور الوقت.
علاوة على ذلك ، فإن النماذج الأولية السريعة ليست التطبيق العملي الوحيد لطرق الطباعة ثلاثية الأبعاد المختلفة في قطاع الطيران. بدءًا من الأدوات إلى تطوير المكونات خفيفة الوزن وحتى العناصر الهيكلية للطائرة ، تواصل التكنولوجيا تسهيل كفاءة المواد. ينتج عنه المزيد من الفرص لخفض التكاليف الإجمالية دون المساس بالجودة.
2 - السيارات
يعد قطاع السيارات هو الشيء الكبير التالي عندما يتعلق الأمر بالتطبيقات المحتملة لأنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع. يستمر الطلب العالمي على أنواع مختلفة من الطباعة ثلاثية الأبعاد في الارتفاع بشكل كبير ويعتقد الخبراء أنها ستوفر منافسة قوية لصناعة الطيران للحصول على مكانة عليا في المستقبل القريب.
بالإضافة إلى ذلك ، يتزامن تطوير أنواع جديدة من تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد مع زيادة الطلب على سيارات أكثر انسيابية ومكونات خفيفة الوزن. وبالمثل ، لا تستطيع أساليب التصنيع التقليدية مواكبة المتطلبات الحالية للقطاع ويبدو أن الطباعة ثلاثية الأبعاد هي الإجابة التالية.
اليوم ، النماذج الأولية السريعة هي التطبيق السائد لهذا القطاع ولكن المستقبل مثير حقًا مع إمكانية تطوير أسرع للمنتج والمزيد من المرونة في التصميم.
3 - الرعاية الصحية
وسيلة ممتازة أخرى حيث تلعب الطباعة ثلاثية الأبعاد دورًا مهمًا في قطاع الرعاية الصحية. على سبيل المثال ، تتطلب الأجهزة المتقدمة والأطراف الصناعية والغرسات وأجهزة الرعاية الصحية الشخصية الأخرى المرونة والتخصيص. لحسن الحظ ، تعد الأنواع المختلفة من طرق الطباعة ثلاثية الأبعاد حلاً مثاليًا لتلبية المتطلبات الديناميكية لهذا القطاع.
علاوة على ذلك ، تعد الطباعة الحيوية أحد التطبيقات المهمة لتقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد. على سبيل المثال ، يعمل الباحثون اليوم على الجمع بين أبحاث الخلايا الجذعية والطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء أعضاء اصطناعية. هذا بحث مهم يمكن أن ينقذ الأرواح ويقلل من المخاطر المصاحبة لعمليات الزرع لأن المادة الحيوية ستكون مطابقة لخلايا المريض.
4 - العمليات الصناعية
بصرف النظر عن كونها جزءًا لا يتجزأ من قطاعات صناعية محددة مثل الطيران والرعاية الصحية ، تلعب جميع أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد دورًا في العديد من العمليات الصناعية العامة أيضًا. للتوضيح ، تساعد النماذج الأولية السريعة والأدوات والتطبيقات الأخرى الشركات في الحفاظ على الكفاءة وتحقيق المرونة وتقليل التكاليف الإجمالية.
5 - السلع الاستهلاكية
تتطلب الصناعات الموجهة نحو المستهلك تخطيطًا دقيقًا ومرونة لضمان بقاء علامة تجارية أو منتج معين هو الخيار الأفضل في السوق. وهذا يعني تصميمات عملانية جديدة وأشكال غير عادية يصعب في الغالب تقديمها باستخدام تقنيات المعالجة التقليدية.
بالإضافة إلى ذلك، الطباعة ثلاثية الأبعاد للإنتاج بالجملة من أنجح الطرق لتلبية المتطلبات الحديثة من خلال الجمع بين الوظائف والجمال. بدءًا من تطوير المنتج إلى الاختبار والنماذج الأولية والإنتاج النهائي. نتيجة لذلك ، أصبحت الطباعة ثلاثية الأبعاد شائعة بشكل متزايد في قطاع السلع الاستهلاكية.
لماذا تعتبر الطباعة ثلاثية الأبعاد خيارًا أفضل؟
لا يمكنك أن تكون مرتبطًا بأي صناعة تقنية ولا تسمع عن جميع الفوائد التي توفرها الطباعة ثلاثية الأبعاد. كان مقدار التطبيقات المتنوعة التي توفرها الطباعة ثلاثية الأبعاد عاملاً رئيسيًا في شعبيتها التي اكتسبتها عن جدارة.
علاوة على ذلك ، سيتمكن أي متحمس للتكنولوجيا من إخبارك بالسهولة التي يسمح بها بإنشاء أجزاء متطورة للغاية مع القليل من النفايات أو بدونها. علاوة على ذلك ، تمكنت جميع تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد المتاحة من توفير الراحة لإجراء تعديلات سهلة وفعالة مع تقليل التكلفة والوقت.
ألقِ نظرة على المزايا التالية التي تخدش سطح كل ما يقدمه التصنيع الإضافي:
- تقليل المهل الزمنية
- قوة عالية ومتانة للأشياء التي تم إنشاؤها
- يسمح بتصنيع أجزاء فريدة ومحددة
- يقدم حلولاً فعالة وسريعة
- هو الخيار المثالي للنماذج الأولية السريعة
7 اعتبارات أثناء اختيار تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد
الطباعة ثلاثية الأبعاد هي مصطلح واسع يشمل مجموعة من عدة أنواع مختلفة من الطباعة ثلاثية الأبعاد كما تمت مناقشته سابقًا.
يعد فهم طرق الطباعة ثلاثية الأبعاد المستخدمة تحديًا بحد ذاته. لذلك تتطلب هذه المهمة معرفة متعمقة بالمتطلبات الفنية لتطبيقك ولكن أيضًا حول نقاط القوة والضعف في كل طريقة متاحة. أحد الأساليب التي يمكنك اتباعها لمساعدتك في اتخاذ القرار بناءً على القيود الأساسية لمشروعك. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون القيود السبعة التالية هي الأكثر أهمية في مساعدتك على اتخاذ القرار.
- الميزانية
- الخصائص الهندسية
- المواد المستخدمة للطباعة
- خصائص ميكانيكية
- سرعة الإنتاج
- الكميات الجزئية
- السلامة
الأسئلة المتداولة حول أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد
قد يكون فهم جميع التعقيدات في عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد مهمة صعبة. فيما يلي بعض الاستفسارات الشائعة التي قد تكون لديك حول الطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع الإضافي ككل.
ستجد العديد من الطابعات ثلاثية الأبعاد المختلفة المتوفرة في السوق ، لكن الأساليب السبعة المذكورة أعلاه - وهي Binder Jetting و Material Jetting و Material Extrusion و Vat Polymerization و Powder Bed Fusion وترسيب الطاقة المباشر وتصفيح الألواح - هي الأكثر شيوعًا في العديد من الصناعات.
علاوة على ذلك ، تغطي هذه التقنيات مجموعة واسعة من المواد وتوفر التوازن المثالي بين الوظائف والجماليات والتكاليف لتغطية التطبيقات الأكثر شيوعًا لتقنية الطباعة 33D.
برزت نمذجة الترسيب المنصهر ، أو FDM باختصار ، باعتبارها أكثر تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد استخدامًا على مستوى المستهلك. لذلك ، تم صقل التكنولوجيا على نطاق واسع وتعديلها على سطح المكتب. وجد معظم مستخدمي FDM أنها ميسورة التكلفة وسهلة الاستخدام.
إذا كانت دقة الأجزاء أحد اهتماماتك الأساسية ، فإن أفضل خيار لك هو استخدام طابعات SLA ثلاثية الأبعاد. تنتج SLA مطبوعات أفضل وأكثر تفصيلاً ، مما يسمح بتصنيع أجزاء أكثر دقة بدقة أعلى.
ابدأ مع خدمة الطباعة RapidDierect ثلاثية الأبعاد
سواء كنت مرتبكًا بشأن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد التي يجب استخدامها أو كنت بحاجة إلى خدمات النماذج الأولية السريعة ، رابيد دايركت هو الشريك المثالي.
مع RapidDirect ، لديك خدمات FDM و SLA و SLS عالية الجودة متاحة في متناول يدك ، وكلها معروضة بسعر تنافسي. علاوة على ذلك ، يوفر لك RapidDirect مجموعة واسعة من المواد وتشطيبات الأسطح للاختيار من بينها. ليس هذا فقط ، إذا كنت مرتبكًا بشأن أي خطوة في عملية التصنيع ، أو كنت بحاجة إلى مشورة مهنية ، فيمكنك التواصل معنا للحصول على إرشادات من فريق الخبراء لدينا.
اتصل بنا اليوم للبدء. بامكانك ايضا ارفع ملفاتك على الموقع للحصول على عرض أسعار وتحليل DfM في غضون ساعات.
