ما هي الطباعة 3D وكيف بالضبط تعمل؟

تخيل لو كن بي امكانك طباعة جِسْم ثلاثية الأبعاد مباشرة من الطابعة في منزلك. عندما كنت طفلا في المدرسة الابتدائية، أعتقدت أنه سيكون من الرائع إذا كان بإمكاني طباعة البيتزا من نافثة الحبر. هذا ليس ما هتحدث عنه في هذه المقالة، لكنه وسيلة توضيح فكره طباعة من الممكن ان تكون مثيرة للاهتمام من الاجِسْم ثلاثية الأبعاد، هذا يبدو وكأنه فيلم الخيال العلمي، وكان. لكن ليس بعد الآن.

هذه العملية هي (ليس من المدهش) ان تسمى الطباعة 3D . مثل الطباعة التقليدية، والتي تأخذ ورقة بيضاء ويت طباعه صورا ثنائية الأبعاد او النص من أي مكان ظاهريا، يخلق الطباعة 3D تتحقق تماما الأشياء من لا شيء. انها عملية رائعة يمكن أن تكون مفيدة في عدد من المجالات.

في العام الماضي، قرر جيمس أن الطباعة 3D لم تعد أسطورة أو فكرة بعيدة المنال. فقط في الأشهر ال 12 الماضية، وقال انه اثبت صحة التقنيه:هي بدأت للتو الطباعة 3D. شاركوني وأنا استكشف خصوصيات ووتقنيات من تكنولوجيا الطباعة 3D لمعرفة كيف تعمل وما هي الفوائد التي يمكن أن تجلب لنا كمستهلكين.

تاريخ موجز للطباعة 3D

بالعودة إلى عام 1986، قام شخص يدعى تشارلز هال قدم براءة اختراع لمجسمة ثلاثي الابعاد، والتي أصبحت الأول طريقة معروفة لإنشاء اجسام 3D من فراغ. اختراع بهذه الطريقة إيذانا ببدء عصر جديد من عمليات تصنيع. في حين تم بناء معظم الكائنات باستخدام عملية مطروح (أي النجاره والحفر والنحت، التقطيع، الخ)، تستخدم الطباعة 3D عملية المضافة (أي عن طريق إضافة مادة).

طابعات 3D غالية الثمن. سوف تكون الطابعات التقليدية ،الورق والحبر يكلفك مئات من الدولارات، ولكن سوف تكون طابعات 3D في حدود عشرات الآلاف. لحسن الحظ، لا تحتاج لامتلاك طابعة 3D الشخصية لأن هناك بالفعل عددا من الخدمات التي من شأنها طباعة اجسام 3D للكم. إذا كنت مهتما، تحقق من Shapeways وSculpteo.

بسبب طبيعة المكلفة لمجسمة ثلاثي الابعاد، قد تم انشاء أشكال أخرى من الطباعة 3D. هذه التقنيات الجديدة لها مزاياها وعيوبها، ولكن معظمهم من أرخص بكثير وأكثر للوصول إلى كل شخص.

التقنيات الطباعة ثلاثي الابعاد

الطابعه (SLA) هي أول تقنية الطباعة 3D التي تم تطويرها. فإنه ينشئ الأشياء من العدم عن طريق طباعة طبقات وطبقات من البوليمر الضوئي معين رأسين . وتبدأ المادة كسائل وتتغير إلى الحاله الصلبه عندما تضرب من قبل شعاع مركزة من الأشعة فوق البنفسجية.

معالجة الضوء الرقمية (DLP) يشبه stereolithography في أنه يستخدم الضوء تحويل الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة. ومع ذلك، ان معالجة الضوء الرقمي، ويبدأ الكائن في شكل VAT السائلة بالكامل. تتعرض جزء من السائل إلى النور، الذي يصلب، ثم يتم تخفيض لوحة البناء بقدر ضئيل. آخر قذف للضوء يتجمد أكثر من السائل، وتكرر هذه العملية. ويتم تصريف الفضلات السائلة، تاركة وراءها نموذج متين.

معالجة الضوء الرقمية (DLP) يشبه ستيريوليثوغرافي في أنه يستخدم الضوء لتصلب الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة. ومع ذلك، في معالجة الضوء الرقمي، ويبدأ الكائن في شكل VAT السائلة بالكامل. تتعرض جزء من السائل إلى النور، الذي يصلب، ثم يتم تخفيض لوحة البناء بقدر ضئيل. آخر قذف للضوء يتجمد أكثر من السائل، وتكرر هذه العملية. ويتم تصريف الفضلات السائلة، تاركة وراءها نموذج متين.

الانتقائية تلبد الليزر (SLS) يستخدم ليزر عالية الطاقة لدمج جزيئات المادة (على سبيل المثال، البلاستيك، الزجاج، السيراميك، والمعادن) إلى كتلة التي تأخذ شكل المطلوب ثلاثي الأبعاد.

بالحزمة الإلكترونية الانصهار (EBM) هو عملية الطباعة 3D المستخدمة لقطع المعادن. تستغرق العملية التى تجري في فراغ ووتبدأ بنشر من الأسفل طبقة من بودرة المعدني (في معظم الأحيان التيتانيوم). شعاع الالكترون ثم يذوب مسحوق في طبقة الصلبة. الأجسام التي تنشأ بهذه الطريقة كثيفة والمثير للدهشة وقوية.

النماذج النفاث المتعدد (MJM) يعمل بطريقة مماثلة لالطابعات نافثة الحبر الحديثة. وهو ينتشر طبقة من مسحوق الراتنجات ومن ثم يرش التي تشبه الغراء مادة الربط الملونة التي يصلب البودرة في طبقة واحدة. النمذجة النفاث متعددة مفيد للغاية لأنه سريع ويدعم الطباعة الملونة.

النماذج الترسيب المنصهر (FDM) يستخدم الفوهة البثق الساخنة التي تذوب مادة (على سبيل المثال، البلاستيك) حيث يخرج. الفوهة يمكن التحرك أفقيا وعموديا من خلال الضوابط بمساعدة الكمبيوتر. كما خروجها المواد الفوهة، فإنه يتجمد على الفور تقريبا.

جميعها تقريبا أشكال الطباعة 3D تتطلب ملف STL. ملف STL هو شكل معين من نموذج 3D التي تسمح الطابعات 3D لشريحة بشكل ملائم وفعال يصل الكائن في العرض طبقات الفردية المستخدمة في الطباعة الفعلية. يتم إنشاء معظم ملفات STL للمرة الأولى في برنامج التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) ومن ثم تحويلها.

فوائد الطباعة 3D

الطابعات 3D تكون مفيدة في كل من القدرات التجارية والشخصية. الحاجز الحقيقي الوحيد لطباعة 3D الشخصية هي تكلفة غير العادية المعنية والمعارف التقنية اللازمة لخلق نماذج STL العمل. إذا كنت تستطيع الحصول على أكثر من ذلك الحدبه الأولي، ثم ستظهر لك العديد من الفوائد.

يتم عمل التصميم ذات الصلة أسرع وأسهل باستخدام الطابعات 3D. يمكن للمصممين باتخاذ المفاهيم والأفكار وبسرعة بإنتاج النماذج ثلاثي الأبعاد الأولية السريعة العاملة تسمى ب التمثيل. وبما أن التصميم تتطور بمرور الوقت، كل عملية تكرار وضع نماذج أولية يمكن أن تكون على تقريبا مباشرة.

كما يمكن للشركات الاستفادة أيضا بواسطة استخدام الطابعات 3D في خلق المنتج النهائي، وليس نماذج أولية فقط. عمليات الاختزالي في نهاية المطاف مع العديد من المواد المهدرة على هيئة حلاقات ومخلفات الحفر، وقطع القطع التي هي صغيرة جدا بحيث لا يمكن استخدامها في أي شئ اخر. عملية المضافات للطباعة 3D الاغالبية، إن لم يكن كل، أشكال النفايات.

إن طبيعة الطباعة 3D يسمح لتسهيل تخصيص. من خطوط التجميع النموذجية تتطلب القطع الفرق لجسم أن يلائم معا بشكل محدد وإلا فشل خط. مع طابعة 3D، يتم إجراء التخصيصات الشخصية في STL الملفات ولا تحتاج إلى أن يتم تبديل الطابعة.

وعلى مستوى التفاصيل التي يمكن تحقيقها من خلال الطباعة 3D غير اعتيادي-لا تضاهيه أي طريقة التصنيع الأخرى باستثناء الأشياء المصممة وضعت كليا باليد. دقة طابعة 3D تستطيع الذهاب أبعد من ذلك الدقة 4-micron. لهذا أقل سمكا من شعرة الإنسان.

تقنيات الطباعة 3D ليست بالضبط المغير العالم، ولكن أنها بالتأكيد الرائعة وقيمة. الشركات في جميع أنحاء العالم تستخدم بالفعل الطباعة 3D في عمليات التصنيع. أصحاب الهوايات تتم طباعة بالفعل الأجسام الفريدة للتمتع بها. في غضون العقد المقبل، فمن الممكن تماما أن أننا سنشهد الطابعات المنزلية التي إنشاء اجسام 3D بناء على طلبت الخاص بنا.