أسماء منصورإنّ الطّباعة الثلاثية الأبعاد (أو التصنيع التراكمي (additive manufacturing)) تعني إنشاء جسم ثلاثي الأبعاد من خلال أحد الطرق المتعددة. كل ما تحتاجه هو طابعة ثلاثية الأبعاد، مواد الطباعة ونموذج رقمي ثلاثي الأبعاد. وسيتم إنشاء الجسم عن طريق وضع مادة الطباعة طبقة تلو الأخرى حتى اكتمال الجسم المراد طباعته.
عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد
في البداية أنت بحاجة إلى نموذج ثلاثي الأبعاد. إنّ هذا الملف الرقمي –والذي يكون بصيغة STL أو OBJ–يتم إنشاؤه إمّا بواسطة تطبيق CAD (التصميم بواسطة الكمبيوتر)، أو يتم إنشاؤه بواسطة ماسح ثلاثي الأبعاد (3D Scanner)(أو كاميرا رقمية مع نظام برمجي). ويتم فحص الأخطاء في ملف النموذج بواسطة عملية تدعى إصلاح (Fixup).
وبعد ذلك، يتم معالجة الملف بواسطة برنامج يقوم على تقطيع النموذج إلى سلسلة من الطبقات الرقيقة. ويقوم برنامج التقطيع بإنشاء ملف G-code يحتوي على التعليمات لطابعة محددة. ويتم تغذية الطابعة بهذا الملف لتبدأ بإنشاء الجسم طبقة تلو الأخرى. هذه الطبقات بالغة الرقّة (عادة 0.1 مم وأقل) –كلما كانت الطبقة أرق، تكون الطبقات أقل وضوحاً في الجسم. وفي جميع الحالات تقريباً، يكون من الضروري في المرحلة النهائية إزالة المواد الزائدة أو المواد الداعمة وصنفرة السطح.
أشهر أساليب الطباعة ثلاثية الأبعاد
أسلاك البلاستيك المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد
إنّ الطريقة المستخدمة في معظم الطّابعات ثلاثية الأبعاد المكتبية هي النمذجة بترسيب مصهور المادة (Fused Deposition Modeling)(FDM). وفي هذه التقنية، يتم استخدام فوهة الطارد الساخنة لإذابة مادة الطباعة وترسيبها من خلال رأس معدني مُسخّن يطلق عليه الطارد extruder. مادة الطباعة، عادة مكونة من اللدائن الحرارية، وأحياناً الخزف أو المعدن، يتم إدخالها إلى فوهة الطابعة ثلاثية الأبعاد على هيئة أسلاك رقيقة (filament).
هناك أساليب أخرى للطباعة باستخدام مواد مختلفة. إن مبدأ العمل هو ذاته بشكل عام بغضّ النظر عن التقنية المستخدمة: حيث يتم بناء الجسم الطبقة فوق الأخرى من الأسفل إلى الأعلى. ولكن لا يتم بجميع الأساليب تسخين المواد وإدخالها عبر الفوّهة: بل تتضمن بعض الأساليب أشعة ليزر أو المُجَسِّمَات (stereolithography) وعادة بعض المواد على هيئة مساحيق.
طابعات SLA مثل Formlabs Form 2 التي تقوم بتشكيل الجسم بمعالجة وتصليب الطبقة فوق الأخرى وإخراجه من حوض الراتنج (مواد صمغية) (الصورة: Formlabs)
إن أكثر الطرق شيوعاً هي:
• نمذجة الرواسب المنصهرة (Fused Deposition Modeling) (FDM)– انظر أعلاه.
• التلبيد بالليزر الإنتقائي (selective laser sintering) (SLS) الذي يستخدم الليزر لتلبيد مساحيق المواد (مثل المعادن) عن طريق توجيه الليزر على المناطق المحددة إعتمادا على النموذج ثلاثي الأبعاد، ويقوم الليزر بلحم جزيئات مسحوق المادة مع بعضها البعض ليشكل الجسم الصلب.
• المُجَسِّمَة (stereolithography) (SLA): هنا يتم بناء النموذج طبقة واحدة في الوقت الواحد عن طريق معالجة الراتنج والذي يتأثر بالضوء باستخدام أشعة الليزر فوق البنفسجية أو جهاز عرض رقمي. وبمجرد تعريضه للضوء يتجمد الراتنج.
الطباعة ثلاثية الأبعاد مقابل عمليات التصنيع الشائعة
إن الطّباعة ثلاثية الأبعاد هي على العكس من عمليات التصنيع التقليدية التي تتضمن النحت، التقطيع بالليزر، والتصنيع باستخدام الحاسب والمخارط. إن مثل هذه الآلات تبدأ بقطعة أو كتلة من المواد الخام وتقوم بإزالة أجزاء منها لتصل إلى الشكل المطلوب.
إن السبب الرئيسي وراء شعبية التصنيع بالإضافة، والذي يستخدم في الطباعة ثلاثية الأبعاد، هو في الحقيقة أنك تستطيع تشكيل العديد من الأشكال المعقدة بكل سهولة والتي يكون من الصعب، إن لم يكن مستحيلاً، الوصول إلى هذه الأشكال عن طريق التصنيع التقليدي، وذلك باستخدام مُقَطّع الليزر وآلات التصنيع الرقمية.
ما هي استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد؟
كانت صناعة الطائرات والسيارات تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد منذ ثمانينيات القرن الماضي وذلك بهدف إنتاج نماذج أولية بسرعة وبتكلفة زهيدة. ومنذ عام 2005 تم تأسيس طابعات ثلاثية الأبعاد خارج المصانع ومكاتب التصميم. وقد أصبحت الطابعات ثلاثية الأبعاد أرخص وأقل تكلفة، ولهذا فقد أصبحت متاحة لجميع المستهلكين.
كيف يمكن أن يتم استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد اليوم وفي المستقبل؟ هذه بعض التطبيقات:
• طباعة الإكسسوارات مثل حافظات الأجهزة الذكية، أغلفة الكابلات، الصناديق، إلخ.
• طباعة قطع الغيار
• وحتى طباعة أجزاء من الطابعة ثلاثية الأبعاد
• طباعة الألعاب والأدوات بمختلف أنواعها
• طباعة المجوهرات والقطع الفنية
• طباعة الأقمشة
• طباعة صور شخصية ثلاثية الأبعاد
• طباعة منازل أو أجزاء من المنزل
• إنتاج المعدات في الفضاء
• طباعة الأطراف الصناعية وحتى أعضاء صناعية
• طباعة الغذاء (حقيقة!)
تمّت ترجمة هذه المادّة من موقع All3DP تحت تصريح كرييتف كومّونز 4 (Creative Commons 4.0)
عمر راضي
اريد الجهاز ومعرفة السعر؟