الطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع الإضافي

  التصنيع الإضافي هو عملية تصنيع أجزاء عن طريق تكديس المواد بناءً على بيانات نموذج ثلاثي الأبعاد. يعتمد هذا الأسلوب على تكديس المواد طبقة تلو الأخرى، وهو ما يتعارض تمامًا مع تقنية التصنيع التقليدية، حيث يتم تصنيع نموذج الكيان المادي ثلاثي الأبعاد مباشرةً، وهو ما يتوافق تمامًا مع النموذج الرقمي المقابل.

تُعدّ الطباعة ثلاثية الأبعاد فرعًا هامًا من فروع التصنيع الإضافي، إلا أن التصنيع الإضافي يتميز بنطاق تطبيقات أوسع، لا يقتصر على النماذج الأولية الصغيرة فحسب، بل يشمل أيضًا الإنتاج الصناعي واسع النطاق. وتُمثل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد تطبيقًا عمليًا للتصنيع الإضافي، حيث تستخدم رؤوس الطباعة أو الفوهات أو غيرها من تقنيات الطباعة، وذلك من خلال تجميع المواد لإنتاج الأجزاء. وعادةً ما تكون هذه المواد من البوليمرات أو المعادن أو السيراميك أو الراتنجات.

تُستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع الإضافي على نطاق واسع في صناعة النماذج الأولية، والفضاء، وصناعة السيارات، وبناء السفن، والطاقة، والنقل بالسكك الحديدية، والطب، والبناء.

كيف يمكن لتقنيات تشكيل الصفائح المعدنية، والختم، والخراطة/التفريز أن تُسهم في الطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع الإضافي؟ تُتيح تقنية تشكيل الصفائح المعدنية إنتاج مجموعة متنوعة من الأجزاء المعدنية الدقيقة، مثل الأغلفة والأقواس، وغيرها، لمعدات الطباعة ثلاثية الأبعاد ومعدات التصنيع الإضافي. كما تُتيح تقنية الخراطة/التفريز إنتاج أجزاء دقيقة ذات دقة عالية وتعقيد كبير.

1. الصفائح المعدنية: غلاف معدات الطباعة ثلاثية الأبعاد، والأقواس، ونظام مجاري الهواء، وما إلى ذلك.

يُصنع غلاف جهاز الطباعة ثلاثية الأبعاد عادةً من المعدن والبلاستيك ومواد أخرى لدعم نظام الطباعة بأكمله وتأمينه. يتميز غلاف الألومنيوم بقوة عالية، ومقاومة للتآكل، وموصلية حرارية منخفضة، وليونة جيدة، وقدرة على مقاومة الاهتزاز، وإحكام إغلاق ممتاز، وسهولة اللحام، وغيرها من الخصائص.

تتمثل الوظيفة الرئيسية لدعامات معدات الطباعة ثلاثية الأبعاد في توفير الدعم الهيكلي لمنع تشوه أو انهيار الأجزاء أثناء عملية الطباعة. وعادةً ما تُصنع هذه الدعامات من الألومنيوم. ونظرًا لإمكانية تخصيص قطاعات الألومنيوم بمرونة، تتوفر العديد من الأنماط التي يمكن تصميم إطار الطابعة بها.

يشير نظام مجاري الهواء في معدات الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى نظام التبريد والتهوية الخاص بالطابعة. وتتمثل وظيفته الرئيسية في ضمان تبديد الحرارة الناتجة عن عملية الطباعة في الوقت المناسب لمنع ارتفاع درجة حرارة الجهاز، وبالتالي ضمان استقرار عملية الطباعة وسلامتها. ويتكون نظام مجاري الهواء عادةً من مكونات مثل مدخل الهواء ومخرج الهواء ومشتت الحرارة.

صورة غلاف جهاز الطباعة ثلاثية الأبعاد:

2. التشكيل بالضغط: الأجزاء المعدنية لمعدات التصنيع الإضافي، ومكونات طبقة المسحوق، وما إلى ذلك.

تشمل الأجزاء المعدنية لمعدات التصنيع الإضافي رأس الطباعة والفوهة، والقاعدة، والإطار، ولوحة الطباعة، وغيرها. يُعد رأس الطباعة أحد المكونات الأساسية لمعدات التصنيع الإضافي، والفوهة جزءٌ هامٌ منه. تتطلب المواد المختلفة فوهاتٍ مختلفة، مثل البلاستيك ومسحوق المعادن، وغيرها.

القاعدة هي الجزء الداعم لجهاز التصنيع الإضافي الذي يتحمل عبء عملية الطباعة بأكملها. ويؤثر تصميم القاعدة بشكل مباشر على دقة الطباعة واستقرارها.

يُعدّ الهيكل الأساسي لمعدات التصنيع الإضافي، حيث يحمل القاعدة والطباعة والمكونات الرئيسية الأخرى. وعادةً ما تكون المواد المستخدمة فيه معدنية أو مركبة عالية المتانة لضمان استقرار المعدات ومتانتها.

تُعدّ قاعدة الطباعة هي المنصة التي يُحمل عليها المنتج المطبوع، وعادةً ما تُعالج سطحها خصيصًا لضمان تثبيت المنتج المطبوع عليها بإحكام. وتتيح وظيفة الرفع والتسخين في قاعدة الطباعة إمكانية طباعة مواد مختلفة.

تشمل مكونات قاعدة المسحوق بشكل أساسي الهيكل، ومنصة الطباعة، ورأس الطباعة، ونظام التحكم، ونظام التبريد، وما إلى ذلك. الهيكل الخارجي: يُصنع عادةً من المعدن والبلاستيك ومواد أخرى، ويُستخدم لدعم وتثبيت النظام بأكمله؛ منصة الطباعة، ورأس الطباعة، ونظام التحكم، ونظام التبريد، وما إلى ذلك.

صورة مؤطرة:

3. الخراطة/التفريز: الأجزاء الدقيقة للطابعات ثلاثية الأبعاد الدقيقة، وأجزاء معدات الصهر بالليزر، وما إلى ذلك.

تشمل الأجزاء الدقيقة للطابعات ثلاثية الأبعاد الدقيقة بشكل أساسي الأنواع التالية:

قضيب ملولب: يستخدم لتوصيل ودعم كل جزء من أجزاء الطابعة لضمان الاستقرار والدقة في عملية الطباعة.

لوحة تثبيت ثابتة على شكل حرف V: تستخدم لتثبيت وتركيب أجزاء مختلفة من الطابعة، لضمان استقرار هيكل الطابعة ودقة الطباعة.

الفوهة: مثل فوهة MK8 وفوهة E3D، المستخدمة لبثق المواد البلاستيكية أو المعدنية المنصهرة، تؤثر جودة الفوهة بشكل مباشر على دقة الطباعة وفعاليتها.

الأنابيب: تُستخدم لنقل المواد ذات درجات الحرارة العالية، مثل أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ، لضمان استقرار ودقة المادة عند درجات الحرارة العالية.

رأس الرش: رأس الرش هو الجزء المسؤول عن بثق المواد في الطابعة ثلاثية الأبعاد، وتؤثر دقته وثباته بشكل مباشر على دقة الجزء المطبوع. توفر الفوهة عالية الجودة كمية بثق أكثر استقرارًا وتأثير انصهار متجانس، مما يضمن دقة الطباعة.

تشمل مكونات معدات الصهر بالليزر الغلاف المعدني، ووحدة تغذية المسحوق، وفوهة المسحوق، وإطار الدعم، والشبكة، والتركيب، والتروس، وجلبة العمود، ولوحة الغطاء، والختم الحلزوني، وغيرها. وتُستخدم مواد مثل النحاس والألومنيوم والتيتانيوم وغيرها على نطاق واسع في مكونات مسدسات التكسية بالليزر. وبفضل موصليته الحرارية والكهربائية الجيدة، يتحمل النحاس الإجهاد الحراري عند درجات الحرارة العالية، ويتمتع بثبات جيد، ولا يتشوه بسهولة بعد الاستخدام طويل الأمد.

صورة الرشاش:

‌