بالمقارنة مع عملية تصنيع المواد المكافئة وعملية التصنيع الطرحي ، تتمتع الطباعة ثلاثية الأبعاد بالعديد من المزايا ، وقد أجرت العديد من المقالات تحليلًا تفصيليًا وتفصيلاً. يعتقد المؤلف أنه مقارنة بعمليات التصنيع التقليدية ، تتمتع الطباعة ثلاثية الأبعاد بالمزايا الرئيسية الثلاث التالية:
1. مساحة التصميم غير محدودة. بالنسبة للعناصر ذات الهياكل الهندسية المعقدة (مثل العناصر ذات الهياكل الطوبولوجية المعقدة للغاية أو الهياكل التجويفية بالداخل) ، لا يمكن معالجة عمليات التصنيع التقليدية ، وتحتاج العناصر إلى التحلل ومعالجتها بشكل منفصل ثم تجميعها. تحلل الطباعة ثلاثية الأبعاد الكائنات إلى مناطق ثنائية الأبعاد طبقة تلو الأخرى ، لذلك لا توجد مشكلة في معالجة الكائنات المعقدة بشكل تعسفي ، وتعتمد دقة المعالجة فقط على أصغر جزيئات المواد التي يمكن للطابعة إخراجها. هذه هي أكبر ميزة تجلبها لنا الطباعة ثلاثية الأبعاد ، حيث تسمح للمصممين بتصميم أشكال هندسية معقدة بشكل عشوائي مع مساحة تصميم غير محدودة. هذه الميزة هي التي تعطينا عددًا كبيرًا من المشكلات التي يتعين حلها في التصميم الهندسي والتحسين ، والتي سيتم تفصيلها لاحقًا.
2. التصنيع بمهارة صفرية. معدات عملية التصنيع التقليدية ضخمة ومكلفة وتتطلب مهارات عالية للعمل. الطابعات ثلاثية الأبعاد (مثل طابعات FDM ثلاثية الأبعاد) صغيرة ورخيصة ، وبعضها دخل المنزل بالفعل ، وهي بسيطة وسهلة الاستخدام ؛ مقارنة بالقوالب باهظة الثمن ، لا تتطلب الطباعة ثلاثية الأبعاد سوى تشكيل ملف رقمي. لذلك ، من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد ، يمكن تحقيق التصميم الشخصي وتخصيص المنتجات بسهولة ، مما يقلل بشكل كبير من وقت تطوير المنتجات. لقد منحتنا هذه الميزة غير - من العاملين في مجال البحث الميكانيكي الذين يمكنهم أيضًا إجراء البحوث ذات الصلة حول الهندسة ، والبنية ، والمواد ، وما إلى ذلك ، مما يؤدي إلى تعميق وتوسيع قضايا البحث ذات الصلة في التصنيع إلى حد كبير.
3. مجموعات غير محدودة من المواد. يمكن للطابعة - النفاثة ثلاثية الأبعاد المتعددة طباعة مواد متعددة معًا. من خلال تكديس وتركيب المواد ، فإن العناصر المطبوعة لها خواص فيزيائية وميكانيكية مختلفة عن مادة واحدة. لذلك ، من خلال الجمع بين المواد المختلفة ، يمكن إنتاج "مواد جديدة" بخصائص مختلفة. توفر لنا هذه الميزة استخدام التحكم في توزيع المواد للتحكم في الخصائص الفيزيائية والميكانيكية والهيكلية للسلعة ، وذلك لإنتاج مجموعة متنوعة من المواد وزيادة مرونة المنتج.
باختصار ، تتمثل المزايا الثلاث الأكثر قيمة لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في تسريع عملية تطوير المنتج ، وتوفير منتجات مخصصة ومخصصة ، وزيادة مرونة الإنتاج. من منظور عملية التشكيل ، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد قد كسرت طريقة التشكيل التقليدية. لا يحتاج إلى تصنيع القوالب والمعالجة الميكانيكية مسبقًا. من خلال الجمع بين أنظمة أجهزة النماذج الأولية التلقائية ونماذج برامج CAD ، يمكن تصنيع العديد من المنتجات ذات الأشكال المعقدة ، مما يجعل تصميم المنتج ودورة الإنتاج يتم تقصيرها بشكل كبير ، كما يتم تقليل تكلفة الإنتاج بشكل كبير.
بالطبع ، كعملية صب حديثة ، لا تزال الطباعة ثلاثية الأبعاد بها العديد من أوجه القصور ، مثل وقت التشكيل البطيء ، والدقة المنخفضة ، وأنواع قليلة من المواد ، وعدم القدرة على الإنتاج بكميات كبيرة. في هذه المرحلة ، لا يزال الاستخدام الفعلي للطباعة ثلاثية الأبعاد ينتمي إلى فئة النماذج الأولية السريعة ، والتي تهدف إلى تزويد المؤسسات بتصنيع نماذج أولية للمنتج قبل إنتاج المنتجات الرسمية ، وهو ما يسمى أيضًا النموذج الأولي في الصناعة. لذلك ، فإن عملية تشكيل الطباعة ثلاثية الأبعاد موجودة حاليًا كطريقة مكملة لعملية التصنيع التقليدية ، وسوف يستغرق الأمر وقتًا لتصبح تكنولوجيا التصنيع السائدة. ومع ذلك ، يجب أن نعتقد أن سعي الإنسان للتكنولوجيا غير محدود. مع التقدم المستمر في البحث والتطوير لمعدات الطباعة ثلاثية الأبعاد ومواد الطباعة ، سيتم استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع.
من منظور آخر ، سمحت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بالتصنيع من المصانع إلى العائلات ، مما أدى إلى إنتاج عدد كبير من المصممين الفرديين (مثل المصممين) ، وإلهام إمكانيات تصميم إبداعية غير محدودة.
ظهرت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في أواخر الثمانينيات وأوائل التسعينيات (تُعرف أيضًا باسم تقنية النماذج الأولية السريعة) ، وكانت أقل من 30 عامًا. المبدأ بسيط للغاية: خذ ملف نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد كمدخل ، واستخدم مسحوقًا معدنيًا أو بلاستيكيًا ومواد أخرى قابلة للربط لإنشاء كائن بطبقة - عن طريق - طباعة الطبقة.
من الناحية المرئية ، تنتج الطابعات العادية صورًا ثنائية الأبعاد أو ملفات رقمية بيانية على الورق من خلال الحبر ؛ تنتج الطابعات ثلاثية الأبعاد مواد خام حقيقية (مثل المعادن ، والسيراميك ، والبلاستيك ، والرمل ، وما إلى ذلك) كطبقة رقيقة (المادية للجزء العلوي سماكة معينة) ، ثم يتم تكرارها طبقة تلو الأخرى ، وفي النهاية تصبح مادة فيزيائية كائن في الفضاء. لذلك ، عندما تُخرج الطباعة ثلاثية الأبعاد طبقة معينة ، فإن العملية تشبه الطباعة النافثة للحبر. إنه يشبه بناء منزل ، حيث يتراكم الطوب ، بينما تتراكم العناصر المطبوعة ثلاثية الأبعاد بواسطة المواد الخام واحدة تلو الأخرى.
نظرًا لأن الطباعة ثلاثية الأبعاد تتم عن طريق تكديس المواد طبقة تلو الأخرى ، فإنها تسمى أيضًا عملية التصنيع المضافة. الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست لغزا. بالمقارنة مع عملية تصنيع المواد المكافئة لآلاف السنين و - عملية التصنيع الطرحي القديمة ، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد هي مجرد عملية تصنيع جديدة بتاريخ أقل من 30 عامًا.