تُستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل شائع للنماذج الأولية ، ويمكن أن تسمح قدرتها على إنتاج الأجزاء الفردية بسرعة بالتحقق من الأفكار بسرعة وتوفير التكاليف. أكثر تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد شيوعًا هي SLA و DLP و FDM ، ولكن ليس فقط هذه الأنواع من التقنيات. ستتم مناقشة مقدمة ومبدأ العمل لتقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد هذه أدناه.
الطباعة الحجرية المجسمة (SLA)
الطباعة الحجرية المجسمة (SLA) هي عملية الطباعة الصناعية ثلاثية الأبعاد الأصلية. طابعات SLA جيدة في إنتاج الأجزاء ذات التفاصيل العالية ، والتشطيب الأملس للسطح ، والتفاوتات الشديدة. لا يبدو تشطيب السطح عالي الجودة لأجزاء SLA جميلاً فحسب ، بل يساهم أيضًا في وظيفة الجزء - على سبيل المثال ، اختبار ملاءمة التجميع. يستخدم على نطاق واسع في الصناعة الطبية ، وتشمل التطبيقات الشائعة النماذج التشريحية والموائع الدقيقة.
المبدأ: الطباعة الحجرية الحجرية عبارة عن كمبيوتر يتحكم في شعاع الليزر ، ويستخدم بيانات التصميم التي يوفرها نظام CAD لتقوية طبقة الراتنج الحساسة للضوء بطبقة تلو الأخرى. تهدف طريقة الترابط طبقة تلو الأخرى إلى الجمع بين الحركة المستوية لليزر مع المنصة. يتم الجمع بين الحركة العمودية لإنشاء كائن ثلاثي الأبعاد.
التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS)
يعمل التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) على إذابة مساحيق النايلون في مواد بلاستيكية صلبة. نظرًا لأن أجزاء SLS مصنوعة من مواد لدائن حرارية حقيقية ، فهي متينة ومناسبة للاختبار الوظيفي ويمكن أن تدعم المفصلات واللقطات الحية. بالمقارنة مع SL ، الأجزاء أقوى ، لكن تشطيب السطح يكون أكثر خشونة. لا تتطلب SLS بنية دعم ، لذلك يمكن استخدام منصة التصميم بأكملها لتداخل أجزاء متعددة في بناء واحد - مما يجعلها مناسبة لعدد الأجزاء الأكبر من عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى. يتم استخدام العديد من أجزاء SLS للنماذج الأولية وسيتم تشكيلها بالحقن يومًا ما.
المبدأ: يتم تلبيد شعاع الليزر بشكل انتقائي وفقًا لمعلومات قسم الطبقات تحت تحكم الكمبيوتر. بعد اكتمال طبقة واحدة ، يتم تلبيد الطبقة التالية. بعد اكتمال عملية التلبيد بالكامل ، تتم إزالة المسحوق الزائد ويمكن الحصول على جزء متكلس.
تقنية نفث الحبر (PolyJet)
تعد PolyJet عملية طباعة ثلاثية الأبعاد بلاستيكية أخرى ، ولكن هناك نقطة تحول. يمكنها تصنيع أجزاء ذات خصائص متنوعة ، مثل اللون والمواد. يمكن للمصممين استخدام هذه التقنية لعمل نماذج أولية من اللدائن أو الأجزاء المصبوبة بشكل زائد. إذا كان التصميم الخاص بك عبارة عن بلاستيك صلب واحد ، فإننا نوصيك بالالتزام بـ SL أو SLS - فهذا أكثر اقتصادا. ومع ذلك ، إذا كنت تصنع نماذج أولية للقولب الزائد أو تصاميم مطاط السيليكون ، فيمكن أن توفر عليك PolyJet من الاستثمار في الأدوات في وقت مبكر من دورة التطوير. يمكن أن يساعدك هذا في تكرار تصميمك والتحقق منه بشكل أسرع وتوفير المال.
المبدأ: يتم ترسيخ كل طبقة من مادة البوليمر الحساسة للضوء باستخدام الضوء فوق البنفسجي فور رشها ، وذلك لإنتاج نموذج متصلب تمامًا ، والذي يمكن نقله واستخدامه على الفور دون التصلب بعد ذلك. يمكن إزالة المواد الداعمة الشبيهة بالهلام المصممة خصيصًا لدعم الأشكال الهندسية المعقدة بسهولة باليد أو عن طريق رش الماء.
معالجة الضوء الرقمي (DLP)
تشبه معالجة الضوء الرقمي SLA لأنها تستخدم الضوء لعلاج الراتينج السائل. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين التقنيتين في أن DLP يستخدم شاشة عرض ضوئي رقمي ، بينما يستخدم SLA الليزر فوق البنفسجي. هذا يعني أن طابعات DLP ثلاثية الأبعاد يمكنها تصوير طبقة البناء بأكملها مرة واحدة ، وبالتالي زيادة سرعة الإنشاء. على الرغم من استخدامها غالبًا للنماذج الأولية السريعة ، إلا أن الإنتاجية العالية لطباعة DLP تجعلها مناسبة لإنتاج كميات صغيرة من الأجزاء البلاستيكية.
المبدأ: المبدأ هو تمرير مصدر الضوء المنبعث من الضوء من خلال عدسة تكثيف لمجانسة الضوء ، ثم تمرير عجلة الألوان (عجلة الألوان) لتقسيم الضوء إلى ثلاثة ألوان RGB (أو ألوان أكثر) ، ثم العرض لون العدسة على DND ، يتم عرض الصورة أخيرًا من خلال عدسة الإسقاط.
صهر متعدد النفاثات (MJF)
على غرار SLS ، يستخدم Multi Jet Fusion أيضًا مسحوق نايلون لصنع أجزاء وظيفية. بدلاً من استخدام الليزر لتلبيد المسحوق ، تستخدم MJF مجموعة نفث الحبر لتطبيق التدفق على طبقة مسحوق النايلون. ثم يمر عنصر التسخين عبر الأسرة لدمج كل طبقة. ينتج عن هذا خصائص ميكانيكية أكثر اتساقًا وإنهاءًا محسّنًا للسطح مقارنةً بـ SLS. فائدة أخرى لعملية MJF هي تسريع وقت البناء ، وبالتالي تقليل تكاليف الإنتاج.
المبدأ: الطريقة التي تعمل بها هذه التقنية مثيرة جدًا للاهتمام: أولاً قم بنشر طبقة من المسحوق ، ثم تدفق الرش ، وفي نفس الوقت رش عامل تفصيل لضمان صفاء حواف الكائن المطبوع ، ثم قم بتطبيقه مرة أخرى مصدر الحرارة . هذه الطبقة كاملة. وهكذا ، حتى يكتمل الكائن الثلاثي الأبعاد.
نمذجة الترسيب المنصهر (FDM)
نمذجة الترسيب المنصهر (FDM) هي تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد شائعة لسطح المكتب للأجزاء البلاستيكية. تتمثل وظيفة طابعة FDM في بثق طبقة الفتيل البلاستيكية طبقة تلو الأخرى على منصة التصميم. هذه طريقة فعالة من حيث التكلفة وسريعة لصنع النماذج المادية. في بعض الحالات ، يمكن استخدام FDM للاختبار الوظيفي ، ولكن التكنولوجيا محدودة بسبب تشطيب السطح الخشن نسبيًا وقوة الأجزاء غير الكافية.
المبدأ: تصهر عملية FDM وبثق الأسلاك البلاستيكية من خلال فوهة عالية الحرارة. يتم تجميع السلك وتبريده وترسيخه على المنصة أو المنتج المعالج ، ويتم تجميع الكيان طبقة تلو طبقة.
تلبيد المعادن بالليزر المباشر (DMLS)
تفتح الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن إمكانيات جديدة لتصميم الأجزاء المعدنية. يستخدم بشكل شائع لتقليل المكونات المعدنية متعددة المكونات إلى مكونات فردية أو مكونات خفيفة الوزن مع قنوات داخلية أو ميزات مجوفة. يمكن استخدام DMLS للنماذج الأولية والإنتاج لأن كثافة الأجزاء كثيفة مثل الأجزاء المنتجة باستخدام طرق تصنيع المعادن التقليدية مثل التصنيع أو الصب. كما أن إنشاء الأجزاء المعدنية ذات الأشكال الهندسية المعقدة يجعلها مناسبة للتطبيقات الطبية حيث يجب أن يحاكي تصميم الأجزاء الهياكل العضوية.
المبدأ: يتم صهر المصفوفة المعدنية جزئيًا باستخدام شعاع ليزر عالي الطاقة ويتم التحكم فيها بواسطة بيانات نموذج ثلاثي الأبعاد ، أثناء تلبيد وتصلب المواد المعدنية المسحوقة وتكديسها تلقائيًا طبقة تلو طبقة لتوليد أجزاء صلبة هندسية كثيفة.
ذوبان شعاع الإلكترون (EBM)
ذوبان شعاع الإلكترون هو تقنية طباعة معدنية ثلاثية الأبعاد أخرى تستخدم شعاع إلكتروني يتم التحكم فيه بواسطة ملف كهرومغناطيسي لإذابة مسحوق المعدن. أثناء عملية البناء ، يتم تسخين سرير الطباعة ووضعه في حالة فراغ. يتم تحديد درجة الحرارة التي يتم فيها تسخين المادة بواسطة المادة المستخدمة.
المبدأ: استيراد بيانات النموذج الصلب ثلاثي الأبعاد للجزء إلى معدات EBM ، ثم وضع طبقة رقيقة من مسحوق المعدن الناعم في كابينة العمل لجهاز EBM ، واستخدم الطاقة عالية الكثافة المتولدة عند التركيز بعد شعاع الإلكترون عالي الطاقة منحرف ومركّز. تولد طبقة المسحوق المعدني الممسوحة درجة حرارة في منطقة محلية صغيرة ، مما يتسبب في ذوبان جزيئات المعدن. سيؤدي المسح المستمر لشعاع الإلكترون إلى اندماج تجمعات المعدن المنصهر الصغيرة وتصلبها ، والاتصال لتشكيل طبقة معدنية خطية ومستوية.