الطباعة ثلاثية الأبعاد

نظرة عامة على العملية

اعتماد أحدث التقنيات لتصنيع فعّال وموثوق

نظرة عامة على عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد

تُسمى أيضاً التصنيع بالإضافة، وهي عملية يُنمّى فيها هندسة الجزء بترسيب وصهر طبقات متعددة واحدة تلو الأخرى. ويُصنَّع الجزء وفقاً لنموذج CAD ثلاثي الأبعاد ويُغذّى في نظامه الحاسوبي. ويمكن تصنيف الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى أنواع مختلفة بحسب نوع المادة المستخدمة في التصنيع.

  • SLS (التلبيد الانتقائي بالليزر) – تستخدم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد هذه ليزر CO2 لصهر جسيمات دقيقة من مسحوق اللدائن الحرارية لبناء هندسات الأجزاء. ولا تتطلب القطع المصنوعة بهذه العملية أي معالجة لاحقة، لذا يمكن استخدامها مباشرة للاستخدام النهائي. وتكون القطع المصنوعة دقيقة جداً ومتينة، لكنها مفضّلة للإنتاج منخفض الحجم.
  • FDM (النمذجة بالترسيب المنصهر) – في هذه الطريقة تُدخل المادة الأولية إلى النظام عبر باثق ينظّم حركة تغذية البوليمر إلى السخان حيث ينصهر. ويُبثق هذا البوليمر المنصهر عبر فوهة ويُرسَّب على سرير الطباعة الذي يُسمى أيضاً منصة البناء. ويحتوي رأس الطباعة على الباثق والسخان والفوهة جميعاً. وتُعرف هذه العملية بسرعتها ودقتها وتكلفتها التنافسية.
  • SLA (الطباعة الحجرية المجسمة) – هي عملية تصنيع بالإضافة تستخدم ضوء UV على راتنج بوليمر سائل لتصلّب هندسة الجزء طبقة تلو الأخرى بشكل انتقائي. وبعد اكتمال الطباعة تُغسل القطع في محلول مذيب لإزالة الراتنج غير المتصلب وتُحفظ في فرن ضوء UV للمعالجة النهائية. وتتميز القطع المطبوعة بـ SLA بتفاصيل دقيقة وتشطيب سطحي جيد.
  • PolyJet – في هذه العملية يُنفث راتنج قابل للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية على منصة بناء بطبقات فائقة الرقة مع مادة دعم شبيهة بالهلام. وتتحرك منصة البناء إلى الأسفل مع معالجة كل طبقة بضوء UV وتتكرر العملية. وتُزال مادة الدعم بالنفث المائي، ويمكن استخدام القطع فوراً بعد المعالجة. ويمكن استخدامها لصنع قطع من مواد وألوان وشفافيات مختلفة في بناء واحد بدقة عالية وسرعة وتفاصيل دقيقة.
  • DMLS (التلبيد المباشر للمعادن بالليزر) – هذه العملية هي الأكثر ملاءمة للطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن إذ تستخدم حرارة الليزر لصهر جسيمات المعدن معاً في طبقات متتالية. ويُوجَّه الليزر على امتداد سرير المسح وفقاً لنموذج CAD ثلاثي الأبعاد. وبمجرد اكتمال الطباعة يُزال المسحوق الزائد، وتُعالَج القطعة حرارياً لإزالة الإجهاد المتبقي. ويمكن استخدامها لصنع قطع معدنية بهندسات معقدة وأشكال دقيقة.
  • النفث الرابط المعدني – في هذه العملية يُصهر مسحوق المعدن أولاً مع عامل ربط. وبمجرد ربط الجزء تُسمى الشكل الناتج الجزء الأخضر ويُترك ليجف ثم يُوضع في فرن للتلبيد. وتكون هذه القطع عرضة للانكماش ومسامية قليلاً.

المواد

المواد الأولية التي نحوّلها إلى منتجات نهائية

التلبيد الانتقائي بالليزر

  • نايلون PA 6
  • نايلون PA 12 (مُدعَّم بالألياف الزجاجية)

النمذجة بالترسيب المنصهر

  • ASA
  • ABS
  • PC

الطباعة الحجرية المجسمة

  • Accura 25
  • Accura 60
  • Accura Extreme Grey

PolyJet

  • بوليمر ضوئي (صلب) وبوليمر ضوئي (مطاطي)

التلبيد المباشر للمعادن بالليزر

  • الفولاذ المقاوم للصدأ
  • الألمنيوم
  • التيتانيوم

النفث الرابط المعدني

  • الفولاذ المقاوم للصدأ ومخاليطه المتغيرة

القدرات

نبذة عن مهاراتنا وخبراتنا

  • نمذجة سريعة للقطع بحسب نطاق المشروع
  • تصنيع قطع لقطاع الرعاية الصحية مثل زراعة الأسنان والنماذج التشريحية والأدلة الجراحية والأجهزة التقويمية وغيرها
  • نطاق واسع من اختيار المواد كما ورد أعلاه
  • مرونة في اختيار عملية تصنيع القطع بحسب المادة المستخدمة
  • تصنيع النماذج الأولية وكذلك دفعات الإنتاج

التطبيقات والفوائد

اكتسب ميزة تنافسية على منافسيك

تطبيقات وفوائد الطباعة ثلاثية الأبعاد
تطبيقات وفوائد الطباعة ثلاثية الأبعاد تطبيقات وفوائد الطباعة ثلاثية الأبعاد

تقدّمت الطباعة ثلاثية الأبعاد بسرعة في السنوات الأخيرة بفضل ما تقدمه من إمكانات بارزة، ووجدت تطبيقات واسعة في الطيران والفضاء والدفاع والمجوهرات والمنتجات الاستهلاكية والنماذج الأولية وغيرها.

  • التعقيد – يمكنها بسهولة تصنيع أشكال وقطاعات معقدة ودقيقة التفاصيل
  • المرونة – يمكن اعتماد عمليات مختلفة لتصنيع جزء من المادة نفسها بحسب خصائصه
  • الدقة – يمكن تصنيع قطع بتفاوتات أبعاد ضيقة ودقة عالية
  • قابلية التكرار – يمكن صنع القطع بأعلى معدل تكرار مقارنة بأي عملية تصنيع بديلة
  • اختيار المواد – يمكن استخدامها لصنع قطع من أي مادة تقريباً مثل السبائك الحديدية وغير الحديدية والبلاستيك وغيرها
  • تعدد الاستخدامات – يمكن تصنيع أي جزء تقريباً ضمن حدود حجم الآلة
  • النمذجة السريعة – يمكن صنع النماذج الأولية في أقل من 5 أيام ما يوفّر وقتاً وتكلفة كبيرين

الأسئلة الشائعة

هل لديك أسئلة؟ لدينا الإجابات!

  • الطباعة ثلاثية الأبعاد، المعروفة أيضاً بالتصنيع بالإضافة (AM)، هي عملية صنع جسم مادي من نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد، عادةً بوضع طبقات رقيقة متتالية عديدة من مجموعة من أنواع المواد المختلفة.
  • وهي مفيدة للمهندسين المعماريين في إنشاء نماذج تجريبية وللميكانيكيين في صنع الأدوات. وتُستخدم في دور الإعلام لتصنيع أدوات ترويجية مخصصة. كما أنها أداة رائعة للشركات الناشئة عندما تحتاج إلى إنشاء نماذج أولية للأغلفة أو حتى الأغلفة نفسها في إنتاج منخفض الحجم.
  • ومن القطاعات التي تُستخدم فيها الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل شائع الطب والعمارة والإلكترونيات والتعليم والسيارات والنماذج الأولية وصناعة العدد والصب وقولبة البلاستيك والهدايا المخصصة وغيرها.
  • يمكن تصنيف الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى أنواع مختلفة بحسب نوع المادة المستخدمة في التصنيع. وتشمل أنواع طرق الطباعة ثلاثية الأبعاد التي يمكن اعتمادها التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS)، والنمذجة بالترسيب المنصهر (FDM)، والطباعة الحجرية المجسمة (SLA)، والتركيب الضوئي الرقمي من Carbon (DLS)، وPolyJet، والتلبيد المباشر للمعادن بالليزر (DMLS)، والنفث الرابط المعدني وغيرها. لمزيد من التفاصيل، يُرجى الرجوع إلى قسم نظرة عامة في هذه الصفحة.
  • هناك مجموعة متنوعة من المواد التي يمكن طباعتها ثلاثياً بهندسات مختلفة من اللدائن الحرارية والمواد حرارية التصلب والمعادن. لمزيد من التفاصيل، يُرجى الرجوع إلى قسم المواد في هذه الصفحة.
  • تُفضَّل الطباعة ثلاثية الأبعاد للنماذج الأولية وتطوير القطع الجديدة لقدرتها على طباعة قطع بتفاصيل دقيقة دون الحاجة إلى الاستثمار في القوالب والعدد، ما يؤدي إلى توفير كبير في الوقت والتكلفة.
  • يمكننا طباعة قطع النماذج الأولية في مدة لا تقل عن 5 أيام بعد اعتماد التصميم بحسب حجم الجزء وهندسته وتعقيده.
  • تطرح الطباعة ثلاثية الأبعاد مجموعة متنوعة من التطبيقات والمزايا مقارنة بعمليات التشغيل الآلي التقليدية الأخرى. غير أنها ليست عملية إنتاج مثالية لكل حالة. وفيما يلي نورد بعض الإيجابيات والسلبيات التي تمكّنكم من اتخاذ قرار سديد لمتطلباتكم.
    • الإيجابيات
      • السرعة – بخلاف عمليات التصنيع التقليدية، لا تتطلب إعداداً وعدداً، لذا يمكن صنع القطع حتى خلال يوم واحد
      • المرونة – هي العملية الأنسب لصنع القطع ذات التصميم الدقيق التفاصيل. ويتيح ذلك للمصمّم الاحتفاظ بالسمات الحرجة دون التنازل عن الوظيفة
      • النمذجة السريعة – بفضل سرعة العملية ومرونتها، يسهل إجراء تغييرات سريعة في التصميم للتحسين
      • الاستدامة – بفضل مرونتها في صنع قطع مخصصة وهدر شبه معدوم للمادة المدخلة، تبدو العملية أكثر استدامة مقارنة بعمليات التصنيع التقليدية
      • فعالية التكلفة – هي اقتصادية في معظم الحالات إذ لا يوجد زمن إعداد ولا عدد، ومتطلبات تشطيب ضئيلة، ولا هدر في المواد الخام المدخلة، ومراقبة عملية في حدها الأدنى
      • المتانة – تتمتع القطع المطبوعة ثلاثياً بقوة صدم عالية ومرونة متوسطة ومقاومة عالية للعوامل البيئية
      • دقة عالية – يمكّن أحدث تقدم في تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد المستخدم من إنتاج قطع بدقة وإحكام عاليين
    • السلبيات
      • تشطيب سطحي غير منتظم – بما أن القطع المطبوعة ثلاثياً تتكون من طبقات متعددة، فقد تظهر درجات مرئية على الأسطح الرأسية وهي غير مُرضية جمالياً. ولتحقيق انتظام سطحي ومظهر أفضل، يجب أن تخضع القطع لتنعيم بالبخار
      • اختيار مواد محدود – تتوفر للطباعة ثلاثية الأبعاد خيارات مواد أقل مقارنة بآلاف خيارات المواد المتاحة في السوق للصب والتطريق وقولبة الحقن
      • قيود الحجم – قد يكون هناك قيد على طباعة قطع صغيرة جداً أو كبيرة جداً بحسب حجم الطابعة واختيارها
      • قيود الطابعة ثلاثية الأبعاد – غالباً ما تُبنى طابعات سطح المكتب ثلاثية الأبعاد من مجموعة وتُضبط يدوياً، ما قد يُنتج تفاوتات في الإنتاج
      • غير مثالية للإنتاج الكمي – رغم أن القطع المطبوعة ثلاثياً اقتصادية عندما يتعلق الأمر بأحجام الإنتاج المنخفضة والنماذج الأولية، فإنها تميل إلى انخفاض القيمة عندما يتجاوز متطلب الإنتاج أكثر من 100 قطعة يومياً. وتوفر عمليات أخرى مثل قولبة الحقن والصب بالقالب إنتاجية أعلى
  • مشكلة التصاق الطبقة الأولى – تشير هذه المشكلة إلى حالة لا تلتصق فيها الطبقة الأولى من الطباعة بالسرير.
    • تحقق من استواء السرير – إذا لم يكن السرير مستوياً بشكل مناسب فقد لا تلتصق الطبقة الأولى باللوحة
    • تحقق من درجة حرارة السرير – تتطلب بعض المواد سريراً مسخّناً لضمان التصاق الطباعة بالسرير
    • اضبط سرعة طباعة مثلى – يمكن أن تؤثر سرعة الطباعة بشكل كبير على التصاق الطبقة. فكلما زادت السرعة انخفض التصاق السرير
    • اضبط ارتفاع الفوهة – إذا كانت الفوهة مرتفعة جداً عن السرير فلن تلتصق الطبقة المرسَّبة أو حتى تسقط في الموقع المطلوب
    • استخدم عوامل لاصقة خارجية – إذا لم تلتصق الطبقات بالسرير، فإن أحد الحلول لضمان التصاق الطبقة المناسب هو استخدام عوامل لاصقة خارجية مثل الشريط أو الغراء أو معلق ABS
  • فشل الفوهة في بثق المادة – يحدث ذلك لأن المادة الموجودة داخل الباثق أثناء تسخينه تبدأ في الانصهار ويتسرب/ينز بعض منها من الفوهة. ويسبب ذلك فراغاً في الفوهة، وعندما تبدأ الطباعة الفعلية لا تبثق الفوهة المادة.
    • تأكد من تهيئة الفوهة – ابدأ جميع طباعاتك بعدة طبقات من «التنورة» التي تساعد في الحفاظ على تدفق منتظم للمادة قبل أن تبدأ بطباعة النموذج الفعلي
    • اضبط ارتفاع الفوهة – إذا كانت الفوهة قريبة جداً من لوحة البناء، فقد لا يتمكن الباثق من ترسيب الكمية المطلوبة من المادة على السرير. لذا من المهم ضبط ارتفاع الفوهة بشكل مناسب
    • تحقق من مشكلات الفتيل – في كثير من الأحيان لا يُخزَّن الفتيل بشكل مناسب، وقد يعرّض ذلك المادة للظروف المحيطة ما يؤدي إلى تدهورها. وأحياناً يمتص الفتيل رطوبة كبيرة لدرجة تتكوّن معها فقاعات هواء. وتسد هذه الفقاعات التدفق وتعطل تدفق البثق مرة أخرى
  • حشو ضعيف – تؤدي كثافة الحشو ونمطه دوراً مهماً في قوة القطع. كما يحددان استقرار النموذج وشكله. لذا من المهم اختيار الحشو واستخدامه بعناية.
    • اضبط سرعة طباعة مثلى – يخدم الحشو أغراضاً عديدة وينبغي طباعته بدقة مماثلة للطبقات الأخرى. لذا ينبغي ضبط سرعة الطباعة وطباعته عموماً بسرعات منخفضة. ويمكن حل ذلك بسهولة عبر طريقة التجربة والخطأ
    • تحقق من عرض البثق – بطباعة الحشو بعرض بثق أكبر، يمكن أن يصبح الحشو أقوى بشكل ملحوظ. لكن زيادة عرض بثق الحشو تزيد أيضاً كمية المادة المرسَّبة، فإذا كان النموذج صغيراً فقد يتداخل نمط الحشو. لذا ينبغي تجربتها فقط مع النماذج الأكبر
    • استخدم نمط حشو مناسباً – بعض أنماط الحشو أقوى من غيرها بينما يسهل إزالة بعضها الآخر. لذا فإن التجربة مع أنماط الحشو المتاحة في برنامج التقطيع تساعد أيضاً في القضاء على مشكلة الحشو الضعيف
  • الخيوط أو التسرب – يمكن منع ذلك بطريقة سحب كافية. والسحب هو الحركة الخلفية للفتيل لمنع التسرب الزائد للمادة المنصهرة. وبالتحكم الدقيق في هذا المعامل يمكن القضاء على مشكلات التسرب أو الخيوط.
    • اضبط سرعة سحب مثالية – إذا كانت السرعة سريعة جداً فقد ينفصل البلاستيك المنصهر عن الفتيل غير المنصهر أعلاه ويضيع الغرض من السحب بالكامل. وإذا كانت السرعة بطيئة فقد لا تساعد في تقليل التسرب
    • اضبط مسافة سحب مثالية – تعتمد مسافة السحب على نظام البثق، الدفع المباشر أو Bowden. وتعمل الباثقات ذات الدفع المباشر بمسافات سحب صغيرة (عموماً حوالي 1-2 مم) بينما يتطلب نظام باثق Bowden مسافة سحب حوالي 5-10 مم. وتعتمد هذه المسافة أيضاً على نوع المادة والطابعة المستخدمة، لذا يجب إيجاد المسافة بعناية للطباعة المثلى
    • اضبط درجة حرارة السخان – إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جداً تنخفض لزوجة المادة وتقطر حتى عند سحب الفتيل. وستوقف درجة حرارة منخفضة التسرب لكنها ستؤثر على جودة الطباعة
    • تجنب الانتقالات الحرة الطويلة – بالدخول في تفاصيل إعدادات برنامج التقطيع يمكن التحكم في الحركة الحرة للفوهة. وتساعد هذه الإعدادات في إيجاد أقصر مسار إلى نقطة الترسيب التالية أو يمكن التحكم في حركات الانتقال لتجنب عبور مساحة مفتوحة تماماً
  • الاعوجاج – يحدث الاعوجاج عندما تبرد المادة المرسَّبة بسرعة. وأثناء التبريد تنكمش المادة ما يسبب رفع الأطراف وبالتالي الاعوجاج. كما يؤدي الاعوجاج إلى تشققات في الطباعة.
    • اضبط درجة حرارة السرير – الحل الرئيسي للقضاء على مشكلة الاعوجاج هو استخدام سرير مسخّن أثناء الطباعة بمواد تتعرض للاعوجاج، وهي ABS. والفكرة الأساسية هي إبقاء الطبقة الأولى مسخّنة وعدم تركها تبرد بسرعة
    • اضبط سرعة المروحة – استخدم إعدادات برنامج التقطيع المتقدمة لإيقاف المروحة تماماً أو إبقاء سرعتها عند الحد الأدنى للطبقات القليلة الأولى. ويمكن تشغيل المروحة بعد تلك الطبقات الأولية
    • اضبط درجة حرارة محيطة مثلى – يُنصح باستخدام غلاف أثناء الطباعة ثلاثية الأبعاد. وقد تكون الطابعة ثلاثية الأبعاد المغلقة مكلفة، لكن هذه النفقة الإضافية تساعد في تجنب مشكلات مثل الاعوجاج وانسداد الفوهة وغيرها
    • جرّب ألواح بناء جديدة – لزيادة التصاق البناء بين الطبقات ولوحة البناء، يمكن استخدام أنواع جديدة من أسطح وألواح البناء
  • خلال عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتحديداً طريقة SLM، يمكن للغلاف المحيط بالمسحوق المستخدم في الطباعة أن يتأكسد ما يغيّر نقطة انصهاره ويعوّج القطعة المطبوعة.
  • تشبه عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد اللحام حيث يتم الصهر في غلاف خامل من الأرغون أو الهيليوم لضمان عدم تلوث العملية بالأكسجين. وحتى كميات ضئيلة من الأكسجين يمكن أن تؤدي إلى تغيير لون الجزء وخصائصه الفيزيائية.
  • ومن المزايا الأساسية للمعالجة الحرارية بعد الطباعة تأثيراتها في إزالة الشد. وخلال مرحلة الطباعة يمكن أن تتراكم في المواد إجهادات وشدود داخلية تضعف الخصائص الميكانيكية – وهي نقاط ضعف يمكن للمعالجة الحرارية عكسها.
  • يمكن استخدامها لتحسين خصائص المنتجات المطبوعة، بإضافة سمات إضافية مثل مقاومة الحرارة أو قوة الشد. وتوفر المعالجة الحرارية تحت التفريغ أفضل أداء للمعالجة الحرارية بعد الطباعة.
  • يقلل استخدام التفريغ من درجة تلوث السطح المكتشفة بعد الطباعة ثلاثية الأبعاد، ما يحسّن الأداء الفيزيائي للمكوّنات. كما يمكّن الفنيين من إجراء اختبارات تآكل دقيقة وسهلة التكرار على المكوّنات المطبوعة. ويمكن أن يكون له أيضاً فوائد جمالية للقطع المطبوعة.