• Mohamed Elgml

الطابعة ثلاثية الأبعاد - كيف تعمل وانواع المواد المستخدمة

بعد اطلاعك على هذا المقال، سيكون لديك نظرة شاملة على تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد اليوم. ستتعرف على مختلف العمليات والمواد الأولية المستعملة، بالإضافة إلى الأدوات التي ستساعدك في اتخاذ قرار اختيار نوع الطباعة ثلاثية الأبعاد المُثلى لعملك.


نمذجة الترسيب المنصهر(Fused Deposition Modelling)



تعمل الطابعات المبنية على طريقة عمل البناء بالترسيب المنصهر FDM بتحميل الطابعة ببكرة خيط بلاستيكي لتغذية رأس الطباعة، الذي يتميز بمخرج ذو حرارة عالية. بمجرد أن يصل رأس الطباعة إلى درجة الحرارة المطلوبة، يقوم محرك خاص بدفع الخيط داخل رأس الطباعة ليخرج منها منصهر تماما كما يعمل مسدس الشمع ولكن بتحكم آلى وليس يدوى. تقوم الطابعة بتحريك الرأس، ووضع المادة المنصهرة في أماكن محددة بدقة متناهية حتى تبرد وتتصلب بعد ذلك. عند الانتهاء من الطبقة الاولى، تنزل منصة البناء إلى الأسفل كي تترك مكان للطبقة التالية، تتكرر هذه العملية عدة مرات حتى تكتمل طباعة الجزء. بعد الانتهاء من الطباعة، يكون الجزء جاهزًا للاستخدام مباشرةً، وأحيانًا قد يتطلب بعض المعالجة، مثل إزالة هياكل الدعم أو صقل السطح.

طريقة البناء بالترسيب المنصهر FDM هي الطريقة الأكثر نجاحا فيما يخص تكلفة الإنتاج، سواء أجزاء أو نماذج بلاستيكية حرارية. كما أنها تتميز بأقصر مدة زمنية، وتتوفر على مجموعة واسعة من المواد البلاستيكية الحرارية لعملية الطباعة، هذا ما يجعلها مناسبة للنماذج الأولية وبعض الوظائف الأخرى.

بالنسبة للعيوب، تعتبر هذه التقنية الأقل دقة مقارنة بتقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى. من الشائع أن تظهر الخطوط بين الطبقات في القطعة بهذه الطابعة حيث يكون من الواضح أن القطعة غير منسجمة الشكل، لذلك غالبًا ما تكون المعالجة اللاحقة مطلوبة لصقل السطح. بالإضافة إلى ذلك، فإن التصاق الطبقات متباين. وهذا يعني أنها ستكون أضعف وغير مناسبة بشكل عام للتطبيقات والوظائف الحذرة.


المواد المستعملة في الطباعة:


تعتمد مختلف عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد على المواد المستخدمة. في هذا الفقرة، سنتعرف على المزيد من المعلومات حول المواد الأكثر استعمالًا وتطبيقاتها الرئيسية.

مواد الطباعة هي مواد خفيفة الوزن مع تميزها بمجموعة واسعة من الخصائص الفيزيائية، وهي مناسبة لصناعة النماذج الأولية وبعض التطبيقات العملية الاخرى.


مادة ال (PLA (Polylactic Acid:

هو واحد من نَوعَيْ خيوط الطباعة الأكثر استخدامًا (النوع الآخر هو خيط ABS). إنها المادة الأساسية المُوصى بها للعديد من الطابعات المكتبية، خيط PLA مفيد في الكثير من تطبيقات الطباعة لعدة أسباب، يتميز بكونه عديم الرائحة وسهل الالتواء، لا يحتاج لقاعدة تسخين خاصة في منصة البناء. خيوط PLA هي أيضًا واحدة من أكثر مواد الطباعة الصديقة للبيئة، فهي مصنوعة من موارد متجددة سنويًا (نشا الذرة...) وتتطلب طاقة أقل لمعالجتها مقارنة بالبلاستيك التقليدي الذي يعتمد على البترول.

بعيدًا عن الطباعة ثلاثية الأبعاد، كثيرًا ما يُستخدم هذا النوع في اطباق الطعام، أغلفة الحلوى، معدات زرع طبية قابلة للتحلل، الخيوط الطبية. يتوفر هذا النوع على مجموعة كبيرة من الألوان في كل من قياس القطر 1.75 مم و3 مم.

مادة ال (ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene:

عبارة عن مادة شائعة الاستخدام. وهي مفضلة لتصنيع أجزاء صلبة قادرة على تحمل درجات الحرارة العالية. مقارنةً مع خيوط PLA، فإن بلاستيك ABS أقل "هشاشة" منه وأكثر "ليونة". يمكن أيضًا معالجته بعد الطباعة بالأسيتون لجعل القطعة أكثر لمعانًا. عند الطباعة باستخدام خيوط ABS، يوصى بأن يكون سطح الطباعة ساخن، حيث إن هذا النوع من البلاستيك ينكمش عند تبريده مما يؤدي إلى التواء الأطراف الخارجية. قطر خيط الـ ABS متاح في 1.75 مم و3 مم.

مادة (PETG (polyethylene terephthalate glycol-modified:

إن خيوط PETG هي خيوط صناعية قوية مع العديد من الميزات الرائعة. فهي تجمع بين سهولة استخدام خيط PLA وقوة ومتانة خيط الـ ABS. أولاً، قوتها أعلى بكثير من قوة مادة PLA، كما أنها تستخدم في صناعة حاويات المواد الغذائية والمواد القابلة للاستهلاك نظرًا لأنها معتمدة من طرف مؤسسة الأغذية والعقاقير (FDA). هذه المادة مرنة وسهلة الالتواء، ولا تنتج أي رائحة أو دخان عند الطباعة، على عكس خيوط ABS.

خيوط PET غير قابلة للتحلل، ولكن يمكن إعادة تدويرها بنسبة 100 ٪. متوفر قطر الخيط 1.75 مم و3 مم.



مادة ال (TPU (Thermoplastic Polyurethane:

عبارة عن مادة مطاطية، مقاومة للزيوت والشحوم، ومقاومة للتآكل. لدى بلاستيك TPU العديد من الاستخدامات، من بينها صناعة لوحة معدات السيارات، أحزمة الأمان، العجلات، الأدوات الكهربائية، المنتجات الرياضية، الأجهزة الطبية، الأحذية... كما أنها تستخدم في انتاج معدات للهاتف المحمول. خيط TPU متوفر بحجمين، قطر خيط 1.75 مم أو 3 مم.


مادة ال (PVA (Polyvinyl Alcohol:

خيط PVA عند طباعته يظهر بلون شفاف مصفر قليلاً، تُستخدم في الأصل كمادة دعم في الطباعة ثلاثية الأبعاد نظرًا لأنها مادة قابلة للذوبان في الماء (وبالتالي يجب أن تكون جافة قبل الاستخدام). يتم استخدام PVA غالبًا في الصانعات ثلاثية الأبعاد التي يحتوي رأس طباعتها على مخرجين: يقوم أحد المخارج بطباعة المادة الأولية (ABS أو PLA) والآخر يطبع خيط PVA القابل للذوبان لتوفير دعم للأجزاء المتدلية.

متوفر خيط بقطرين 1.75 مم و3 مم.





خلاصة، أصبح من الصعب اختيار النوع المناسب من مواد الطباعة، نظرًا لأن سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد يشهد ظهور مواد جديدة باستمرار. في تقنية الطباعة FDM، دائمًا ما كانت PLA وABS هما المادتين الأساسيتين الأكثر استخدامًا، لكن في الواقع هيمنتها لم تكن سوى صدفة، لذا وفي المستقبل القريب سيكون للمواد الأخرى دور رئيسي في مستقبل الصناعة بنمذجة الترسيب المنصهر FDM.


فى المقال القادم سنتحدث عن الرسم والتصميم من أجل الصناعة ثلاثية الأبعاد والبرامج المستخدمة فى عملية التصنيع.

وأخيرا لا تنسى الاشتراك في النشرة الإخبارية الخاصة بنا للحصول على آخر الأخبار في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد كما يمكنك أيضًا متابعتنا على فيسبوك للحصول على كل جديد.

هذا المقال مترجم بتصرف من موقع 3dhubs.com ، يمكنك الأطلاع على المقال الاصلى منهنا.

  • Facebook
  • Twitter
  • Instagram
  • YouTube

ATOM3D,LLC. All site content, unless otherwise noted, is licensed under a Creative Commons 4.0 International license