دليل المبتدئين لبدء الطباعة ثلاثية الأبعاد

3D الطباعة ، طباعة المضافة أو الطباعة الحجرية ستيريو ، إذا كنت قد تأتي عبر هذه الشروط وتراجعت فقط أكثر من ذلك فإنك ربما قد تحتاج إلى قراءة هذه المقالة لمعرفة هذا العالم المدهش الطباعة 3D. تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد مجالًا يتوسع بسرعة ، مع تزايد شعبية واستخدامات الطابعات ثلاثية الأبعاد كل يوم. في هذه المقالة ، سنحاول تقديم مقدمة مبتدئ للطابعات ثلاثية الأبعاد ، وكيف يمكن للمرء الاستفادة منها وكيف ستغير الأشياء في المستقبل.

وبالتالي!! ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد وكيف تعمل؟

الطباعة ثلاثية الأبعاد أو التصنيع الإضافي هي عملية صنع كائنات صلبة ثلاثية الأبعاد من ملف رقمي. تستخدم طابعة مثل الآلة التي تذوب مادة (عادة ما تكون بلاستيكية) وتسكبها على قاعدة بطريقة محددة مسبقًا وبالتالي تخلق طبقات متتالية لجعلها ثلاثية الأبعاد. لتبسيط الأمر ، تصنع الطابعة رغيفًا من شرائح الخبز.

هناك العديد من أنواع تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد المتاحة ولكن الأكثر استخدامًا هي الطباعة الحجرية المجسمة (SLA) لأنها ميسورة التكلفة مقارنة بالآخرين.

هذا الجهاز قادر على تحويل أي ملف مصمم ثلاثي الأبعاد إلى كائن ثلاثي الأبعاد من خلال الخطوات التالية.

1. يتم فحص الملف ثلاثي الأبعاد بواسطة البرنامج لمعرفة ما إذا كان قابلاً للطباعة.
2. يقوم البرنامج بعد ذلك بتقسيم الملف إلى شرائح وإرساله إلى جهاز.
3. يتم تغذية خيوط بلاستيكية من خلال رأس الطباعة.
4. يذوب الخيط ويضعه الرأس على منصة بناء.
5. يتحرك الرأس حول وضع المادة بحيث تشكل الشريحة السفلية من الجسم.
6. يعود الرأس إلى موضع البداية ويتم خفض منصة البناء.
7. ثم يبني الرأس الطبقة الجديدة أعلى الطبقة الأولى ويتكرر ذلك حتى ينتهي الكائن.

هل الطباعة ثلاثية الأبعاد جديدة في السوق؟

لا بتحد !!!!. لمجرد أن المطبوعات ثلاثية الأبعاد قد حظيت باهتمام أكبر هذه الأيام ، فإن هذه الفكرة أو التكنولوجيا ليست جديدة. ستندهش من معرفة أن كل شيء بدأ في نهاية عام 1980 حيث تمت صياغة مصطلح التصنيع الإضافي ، وقد تم استخدامه أساسًا للنماذج الأولية السريعة. ولكن في وقت لاحق من عام 2014 تقريبًا مع ظهور الطابعات ثلاثية الأبعاد منخفضة التكلفة ، تحولت التكنولوجيا إلى حركة تخريبية للهواة والمتعلمين ورجال الأعمال التقنيين والمخترعين والمعلمين والأشخاص الباحثين وغير ذلك وبالتالي فهي تحصل على سوق واسع ونطاق كبير للمستقبل.

طابعات ثلاثية الأبعاد تم تصنيعها في الأصل لمساعدة رواد الفضاء. كان من الصعب على الفريق حزم كل الأدوات والمواد التي يحتاجونها في المساحة للعمل في مشروعهم. سيؤدي وجود أدوات فائضة إلى زيادة وزن المكوك مما يؤدي في النهاية إلى زيادة استهلاك الوقود. لذلك توصلوا إلى هذه الفكرة حيث سيتم إرسال الطابعة ثلاثية الأبعاد إلى الفضاء مع رواد الفضاء ، عندما يحتاجون إلى أي أدوات أو مواد للعمل بها ، عليهم ببساطة النقر فوق ملف STL وطباعته. في حالة إجراء أي تصميم طارئ وجديد ، سيتم إجراء التصميم في المحطة الأساسية وإرساله إلى الطاقم لطباعته. ولكن مع تغير الأشياء المتقدمة في التكنولوجيا ، أصبح الآن في متناول كل منزل الحصول على طابعة.

"ولكن الآن يخطئ الكثير من الناس في النظر إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد على أنها طريقة أخرى لصنع الأشياء ، والتي تتيح فقط مرونة أكبر في الشكل على حساب السرعة والدقة. ولكن هذه وجهة نظر ضيقة للنظر إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد. في إن مفهوم الطباعة ثلاثية الأبعاد يشبه إلى حد كبير التصنيع الرقمي والمنفصل والحر. مع الافتراض الأساسي أنه بمجرد أن تكون قادرًا على "القطع" وكائن الرغبة وترتيب القطع الصغيرة على طبقات بعد طبقات ، يصبح التطبيق والآثار غير محدودة. السلع الاستهلاكية ، يقول Onkar Kulkarni في إحدى إجاباته "quora " إن المواد البلاستيكية والإلكترونيات والغذاء وحتى الأنسجة البشرية ، أي شيء معقد للطريقة الحالية للإنتاج الشامل (معقد بما يكفي لإنشاء وحدة واحدة بشكل فعال من حيث التكلفة) أصبح الآن ممكنًا " .

كيف يمكن للمرء أن يبدأ مع الطابعات ثلاثية الأبعاد؟

نظرًا لأن التكنولوجيا الحديثة قد خفضت سعر الطابعات ثلاثية الأبعاد بما يكفي لشخص عادي لشرائها واستخدامها ، لم تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد معدات سحرية أو معدات المستوى الصناعي. بفضل المنتديات والتصميمات على الإنترنت ، أصبح بإمكان أي شخص يمكنه تشغيل جهاز كمبيوتر طباعة خياله. تمامًا مثلما أصبحت طابعات الليزر شائعة في منزلنا ، لم تجد هذه الطابعات ثلاثية الأبعاد طريقها إلى منزلنا أو مكان العمل. لذلك دعونا نرى كيف يمكن للمرء البدء في الطباعة ثلاثية الأبعاد ، لكي تتم أي طباعة ، فيما يلي الخطوات الأربع البسيطة التي يجب اتباعها:

1. النمذجة 3D CAD

2. التقطيع وغيرها من الإعدادات.

3. طبقة - طباعة حكيمة

4. جزء كامل

نمذجة CAD ثلاثية الأبعاد :

نعم ، لطباعة شيء ما بالطابعة ، يجب عليك تصميم برنامج النمذجة لهم.

إذا كنت مصممًا محترفًا ، فيمكنك استخدام أي من برامج النمذجة التي تمتلك القدرة على حفظ ملف بتنسيق.STL (الطباعة الحجرية المجسمة) أو.OBJ (كائن). بمجرد إنشاء التصميم يمكن نقله إلى مرحلة التقطيع. هنا لك الحرية في تغيير أو تعديل أو تعديل التصميم الخاص بك بالطريقة التي تريدها لأن التصميم الكامل من صنعك.

إذا كنت متعلمًا ، فهناك الكثير من البرامج مفتوحة المصدر المتاحة والتي يمكن استخدامها في التصميم في عقلك. سيكون مجرد وضع لبنة. إذا كان تصميمك جيدًا جدًا ، فستدفع أيضًا من قبل بعض المجتمعات عبر الإنترنت.

إذا كنت مبتدئًا ، وليس لديك أي فكرة عن كيفية تصميم نموذج ثلاثي الأبعاد ، فلا تقلق!.. هناك الكثير من مواقع الويب التي توفر ملفات STL مجانية. يتم اختبار هذه الملفات وطباعتها بواسطة الأشخاص الذين قاموا بتصميمها ومن ثم فهي موثوقة وسهلة الطباعة. القيد الوحيد على هذه الملفات هو أنها تأتي بتنسيقات.STL (في الغالب). لا يمكن تخصيص هذا التنسيق بالطريقة التي نحبها ولكن حتى ذلك الحين يمكن تغيير حجمه بمساعدة برنامج التقطيع. إذا كنت مبتدئًا تمامًا ، فإننا نوصيك بالبدء ببعض التصميمات المتوفرة في السوق.

بمجرد الانتهاء من التصميم ، ينتهي عمل برنامج النمذجة ثلاثية الأبعاد. يتم الآن إرسال الملفات إلى برنامج Slicing حيث تصبح جاهزة للطابعة لطباعتها.

التقطيع والإعدادات الأخرى:

يجب تحويل النماذج المصممة إلى سلسلة من التعليمات البرمجية تسمى G-Code حتى تتمكن الطابعة من التعرف عليها والبدء في الطباعة. هذا الجزء يسمى Slicing. تعتمد جودة الطباعة على الإعدادات التي تم إجراؤها هنا. قبل أن ننتقل إلى هذا ، يتيح لنا التعرف على مدى بساطة الطابعة ثلاثية الأبعاد !!!!

الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست سحرية!

إذا كنت لا تزال مرتبكًا أو مندهشًا بشأن كيفية عمل الطابعة ثلاثية الأبعاد بالفعل ، فثق بي أنها ليست علمًا للصواريخ. هناك الكثير من الطلاب الذين حاولوا إنشاء طابعة ثلاثية الأبعاد لأنفسهم بنجاح. سأشرح في الفقرات القليلة التالية أجزاء الطابعة الأساسية ثلاثية الأبعاد التي ستساعدك على فهم الطابعات بشكل أفضل.

يتم عرض الأجزاء النموذجية للطابعة ثلاثية الأبعاد في الصورة أدناه.

و الطارد هو الجزء الأكثر أهمية في الطابعة لدينا. هذا هو المكان الذي تذوب فيه الخيوط وتنبثق. يتكون الطارد من أنبوب ضيق يتم من خلاله دفع الفتيل بواسطة محرك متدرج. وهي تتكون من مادة تسخين تسمى عادة بالنهاية الساخنة التي تسخن الفتيل ، ويتم دفع الفتيل المسخن خارج الفوهة بشكل مشابه للضغط على معجون الأسنان خارج فوهة. عندما يذوب الفتيل ويخرج محرك السائر ، سيدفع الفتيل بالداخل والذي سيتم تركيبه كبكرة على حامل البكرة.

هناك أنواع عديدة من الخيوط والكثير من الخيوط تدخل السوق كل شهر. كل خيوط لها قطرها ودرجة حرارة طباعتها ، وهي أكثر أنواع الشعيرات استخدامًا والتي تتراوح درجة حرارتها بين 180 و 210 درجة مئوية.

يتم تركيب جهاز البثق الكامل هذا على قضبان متحركة. عندما يذوب الخيط ويخرج ، يتم تحريك الطارد بواسطة محركات متدرجة أخرى (في اتجاه الأسهم الحمراء) الموجودة في الاتجاه المطلوب ويتم طباعتها على لوحة القاعدة.

الآن ، بعد أن أصبح لدينا بعض الأفكار الأساسية حول كيفية عمل طابعتنا ، دعنا نعود إلى برنامج SLICING الخاص بنا . البرنامج الأكثر استخدامًا هو Cura ، وقد تم إنشاء هذا البرنامج بشكل أساسي للطابعة المسماة Ultimaker. ولكن منذ أن أصبحت مجانية ومفتوحة المصدر ، بدأت معظم الطابعات في استخدام Cura.

في هذا البرنامج ، يتم إرسال إعدادات الطباعة تمامًا كما نفعل مع طابعة الليزر الخاصة بنا. هنا يمكننا قياس نموذج الطباعة الخاص بنا ومواءمته وتوجيهه. يتم تغذية الطابعة بالإعدادات المهمة الأخرى مثل درجة الحرارة وسرعة التراجع وتدفق قطر فوهة الفتيل وما إلى ذلك إلى الطابعة باستخدام هذا البرنامج.

طبقة - طباعة حكيمة:

استنادًا إلى الإعدادات ، سيتم عرض وقت الطباعة وطول المادة المطلوبين للطباعة بواسطة البرنامج نفسه ، كما هو موضح في الصورة أدناه. هنا وقت الطباعة 1 ساعة و 14 دقيقة والمواد المستخدمة 10 جرام. يمكن أيضًا العثور على الإعدادات الأخرى لهذه الطباعة في الصورة

بمجرد تحميل ملف STL والانتهاء من الإعدادات ، يمكن استخدام هذا البرنامج لتصور كيف ستتم طباعتنا باستخدام خيار الطبقات ، كما هو موضح في الصورة أدناه. هذا الشكل أو الطباعة ستبدو عند طباعة الطبقة 78 من هذه الطبعة. يشير خط اللون الأزرق إلى مسار الطارد الخاص بنا.

بمجرد الانتهاء من ذلك ، يمكن تحويل الملف إلى G-Code والذي يمكن تغذيته للطابعة للطباعة. هذا كل شيء ، ستتم طباعة نموذجك في الوقت المذكور.

هل كان ذلك صعبًا؟

ما هو مستقبل الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

ومع ذلك ، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد لديها مجموعة من التحديات الخاصة بها. إنه يعاني من بطء سرعة التشغيل ، وعيوب ميكانيكية في المنتجات وخيارات محدودة للمواد (معظمها من البلاستيك). نظرًا لبطء سرعة تشغيل الطابعات ثلاثية الأبعاد ، فقد تخسر شركات التصنيع المنافسة مع عدم كفاءة استراتيجية السوق. ولكن نأمل أن يتطور هذا المجال أثناء قراءة هذا المقال ، ولديه مجال كبير في المستقبل. كل هذا يتوقف على الكيفية التي يقرر بها المرء استخدام هذه التكنولوجيا.