النمذجة السريعة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد

الطباعة النمطية
الطباعة الضوئية المجسمة، أو SLA، هي عملية تصنيع إضافية تتضمن راتنج فوتوبوليمر سائل يتم معالجته وتجميده طبقة تلو الأخرى باستخدام ليزر فوق بنفسجي. بعد "مسح" النموذج بالكامل بالليزر، يتم تثبيته في فرن فوق بنفسجي للحفاظ على شكله النهائي.

تتمتع تقنية SLA بالعديد من المزايا، بما في ذلك الدقة، والأسعار المعقولة نسبيًا، والتوافر المجاني. كما تتميز النماذج بملمس ناعم ومفصل، مما يجعل من السهل طلائها أو إضافة لمسات نهائية مختلفة. يمكنك إضافة الكثير من التفاصيل الدقيقة إلى النماذج المطبوعة بتقنية SLA، وهو ما لا يمكنك القيام به بشكل جيد مع العديد من العمليات الأخرى. والنتيجة أيضًا مقاومة للحرارة إلى حد ما.

من ناحية أخرى، لا تنتج تقنية SLA أقوى النماذج. فهي ليست الحل الأمثل إذا كان النموذج الأولي السريع يحتاج إلى تحمل قدر كبير من الضغط، كما أن الأشعة فوق البنفسجية والرطوبة قد تؤدي أيضًا إلى تدهور جودته.

يمكن أن تكون الطابعات ذات الطباعة المجسمة ثقيلة الوزن لأنها تحتوي على خزانات لحمل راتنج البوليمر الضوئي. يتمتع الحجم بميزة إضافية حيث كلما كانت الطابعة أكبر، كلما كانت النماذج التي يمكنك طباعتها أكبر.

نمذجة الترسيب المندمج
تُعد تقنية FDM أكثر تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد شيوعًا وشعبية نظرًا لبساطتها ورخص تكلفتها. وهي تقنية النماذج الأولية السريعة التي يتم تدريسها في المدارس بشكل شائع وغالبًا ما تُستخدم في المنزل لأغراض العمل أو الترفيه.

تتضمن العملية استخدام خيوط بلاستيكية حرارية، عادة ما يتم شراؤها على بكرة، يتم إدخالها في فوهة حيث يتم إذابتها وضغطها على سرير الطباعة في طبقات. تعمل هذه الطبقات على بناء النموذج من الأسفل إلى الأعلى.

تتمتع تقنية FDM بالعديد من الفوائد، وأهمها تكلفتها. حيث تعد الآلات والخيوط المستخدمة في هذه التقنية ميسورة التكلفة بشكل استثنائي مقارنة بتقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى. كما أنها سريعة نسبيًا، كما أن جودة البناء جيدة.

لسوء الحظ، لا يعد FDM حلاً جيدًا للنماذج الأولية التي تتطلب متانة عالية. كما يمكن أن تكون القوام خشنة بعض الشيء، ولكن يمكنك تعديل العديد من الإعدادات لتحسين ذلك. ومن العيوب المحتملة الأخرى أنه يجب عليك إعداد هياكل الدعم، حيثما لزم الأمر، لكي تعمل FDM بشكل صحيح لأن البلاستيك المنصهر سوف يتدلى إذا لم يكن هناك ما يدعمه.

التصنيع باستخدام الحاسب الآلي
إن التصنيع باستخدام الحاسب الآلي باستخدام الآلات ذات التحكم الرقمي، أو التصنيع باستخدام الحاسب الآلي، هو تقنية أخرى شائعة الاستخدام في النمذجة السريعة، ولكنها تعمل بشكل معاكس لمعظم التقنيات الأخرى. فبدلاً من بناء نموذج باستخدام مواد مختلفة، تبدأ بمادة أساسية وتستخدم طريقة طرح لإزالة أجزاء منها.

تبدأ عملية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي باستخدام قضيب (وهي طريقة رائعة لوصف "كتلة صلبة") إما من البلاستيك أو المعدن. يتم تثبيت الكتلة في مخرطة أو مطحنة CNC، والتي تتحرك بعد ذلك حول ثلاثة محاور لإزالة طبقة تلو الأخرى من مادة الخام لتصنيع النموذج.

غالبًا ما يستخدم المصنعون CNC لإضافة اللمسات النهائية إلى النماذج المصنعة باستخدام طرق إضافية أخرى، ولكن من الممكن أيضًا إنشاء نموذج بالكامل باستخدام عمليات CNC فقط.

تتميز نماذج CNC بقوة ملحوظة لأنها لا تُشكَّل باستخدام طبقات. تبدأ بكتلة صلبة من أي مادة تستخدمها، وبالتالي ستحتفظ المادة بسلامتها البنيوية في معظم الأحيان. يمكن أن تبدو النتائج مصقولة للغاية، أو يمكنك إضافة تفاصيل دقيقة يدويًا بعد العملية.

التلبيد الانتقائي بالليزر
SLS، أو التلبيد الانتقائي بالليزر، يشبه SLA لأنه يستخدم الليزر لطباعة النماذج الأولية ثلاثية الأبعاد. على عكس SLA، فإنه يستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون للقيام بذلك بدلاً من ليزر الأشعة فوق البنفسجية. يستخدم SLS أيضًا الراتينج في شكل مسحوق بدلاً من السائل.

يقوم ليزر ثاني أكسيد الكربون "برسم" نموذجك في طبقة من المسحوق طبقة تلو الأخرى، مما يؤدي إلى دمج المسحوق في وحدة صلبة (وهي عملية تسمى "التلبيد"). لا يتطلب النموذج الخبز في فرن الأشعة فوق البنفسجية بعد الانتهاء منه.

تنتج شركة SLS نماذج قوية للغاية. ويستخدم بعض المهندسين شركة SLS لتصنيع قطع غيار للآلات الأكبر حجمًا وليس النماذج فقط. ويمكن أن تكون الأجزاء البلاستيكية وظيفية بالكامل وتتمتع بخصائص ميكانيكية متساوية الخواص. وهناك الكثير من التفاصيل الدقيقة في النماذج الأولية.

ومع ذلك، فإن التشطيب ليس ناعمًا، وسيكون للنموذج الأولي سطح خشن بدون خيارات شفافة. كما أن العثور على المواد أكثر صعوبة من العثور على مواد أخرى للطابعات ثلاثية الأبعاد. لكن عملية SLS فعالة للغاية لدرجة أنها أدت إلى ظهور عمليات أخرى للنماذج الأولية السريعة التي تستخدم مواد مختلفة ولكن بنفس طريقة SLS.

التلبيد المباشر بالليزر المعدني
DMLS تعني Direct Metal Laser Sintering (التلبيد المباشر للمعادن بالليزر). وهي تعمل على نفس مبدأ SLS، ولكن بدلاً من استخدام مسحوق الراتينج، تستخدم مسحوق المعدن. يمكنك استخدام DMLS لصنع نماذج أولية باستخدام الألومنيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو التيتانيوم أو Inconel أو الفولاذ الماراجينج أو الكروم الكوبالت. يقوم شعاع الليزر عالي الطاقة بدمج المسحوق "لرسم" نموذجك طبقة تلو الأخرى.

نظرًا لاستخدامها للمعادن الفعلية، فإن DMLS مثالية للمشروعات الثقيلة والنماذج الأولية النهائية. وهذا مثالي إذا كنت تريد نموذجًا يمكنه تحمل الكثير من الضغط وسيكون مناسبًا كوحدة إنتاج. لقد استخدم الناس DMLS لطباعة العديد من النماذج ثلاثية الأبعاد، بما في ذلك الغيتار الكهربائي المصنوع من التيتانيوم.