تويت
أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد
الطباعة ثلاثية الأبعاد هي عبارة عن عملية يتم من خلالها صناعة مجسمات ثلاثية الأبعاد عن طريق الملف الرقمي، ويكون المجسم مكوناً من عدد من الطبقات التي يتم صنعها عن طريق مواد متنوعة، وفي بداية مقالنا سوف نتعرف على أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد، ثم سنتطرق إلى تعريفها وفوائدها وسلبياتها على النحو التالي.
الطباعة بالترسيب المنصهر FDM
وهي التي تتم عن طريق ما يلي:
أولاً: يتم إحضار بكرة مكونة من مجموعة من الخيوط المصنوعة من مادة البلاستيك.
ثم توضع في فوهة الطابعة حتى يتم تغذيتها.
وبعد ذلك ترفع درجة حرارة الفوهة وتسخينها إلى الحد المطلوب.
يقوم المحرك بإفراز مادة من الفوهة، والذي بدوره يتحكم في تشغيل أو توقف السريان حتى تذوب الخيوط.
يتم وضع هذه المادة على لوحة التصميم حتى تتصلب وتبرد.
وبعد ما تتشكل الطبقة، تبدأ الطابعة في صنع طبقة أخرى، وتستمر هكذا حتى يتم اكتمال المجسم المراد طباعته.
الطباعة بتقنية ستيريوليثغرافي SLA
تعد من أول التقنيات المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد، وهي التي تتم من خلال الآتي:
يتم إحضار مرآة تدعى (الغلفانوميتر)، والتي تتكون من محورين وهما (المحور X، والمحور Y)، ثم يتم تعريض أحد السوائل، والذي يطلق عليه (الراتنج) تحت أشعة الليزر.
وتقوم هذه المرآة بانعكاس أشعة الليزر على السائل، وذلك يكون تبعاً للجهاز المستخدم، حيث يتبلور السائل، ويتم طباعة طبقة تلو الأخرى حتى يتم اكتمال المجسم.
يتضمن هذا النوع من تقنيات الطباعة بعض العيوب، وأبرزها هو أنه بطيء في تتبع المقطع العرضي للشريحة.
يشيع استخدام هذه التقنية في: طب الأسنان التجميلي، وصناعة المجوهرات.
الطباعة بالمعالجة الرقمية للضوء DLP
هي إحدى تقنيات الطباعة التي يتشابه عملها مع عمل تقنية الـ (SLA)، ولكن يعود الاختلاف بين التقنيتين هو أن الطباعة بالمعالجة الرقمية يتم استخدام فيها جهاز عرض ضوئي رقمي تقليدي مثل المصابيح، كما تستخدم شبكة من المرآة الصغيرة، أو لوحة مصنوعة من سائل الكريستال.
يتميز هذا النوع من تقنيات الطباعة هي أنها قادرة على تشكيل تصميم مكون من أجزاء دقيقة ومميزة، كما أن تكلفته غير باهظة الثمن، بالإضافة إلى قلة النفايات الناجمة أثناء الطباعة.
يعتمد هذا النوع على توجيه الضوء بالكامل على المجسم، حيث لا يتم تكوين المجسم من مجموعة من الطبقات مثل تقنية SLA، ويتم ذلك من خلال تحريك المرآة، حتى يتسلط الضوء على جميع زوايا المجسم، حتى يتم إنتاج المجسم بصورة الكاملة والمطلوبة.
يستخدم هذا النوع من الطباعة في صناعة كل من: (الألعاب، المجوهرات، قوالب الأسنان، التماثيل).
الطباعة بالتصليد الانتقائي بالليزر SLS
يعتمد هذا النوع في الطباعة على استخدام المسحوق بدلاً من السائل، كما أنه يتميز بانخفاض تكلفته وكثرة استخدامه، ويتم عمل هذه التقنية كالتالي:
يتم وضع مسحوق البوليمرات تحت درجة حرارة أقل بدرجة بسيطة من درجة الانصهار لتسخينها، وذلك حتى تتحد مكونات جزيئات المسحوق مع بعضها البعض مكونة المجسم.
يقوم الليزر بعملية المسح الضوئي للمجسم، حتى يشكل طبقة أخرى صلبة، وهكذا حتى يتم تكوين الشكل النهائي للمجسم.
ولكن من أكثر عيوب هذه التقنية أنها تحتاج إلى وقت طويل في التبريد، وذلك بسبب درجة الحرارة المرتفعة التي تعتمد عليها في عملها.
ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد
هي التي تعرف باللغة الإنجليزية باسم (3D Printer)، كما يطلق عليها التصنيع الإضافي، هي عبارة عن تقنية يتم خلالها صناعة عدد من الطبقات التي تشكل في النهاية المجسم المطلوب، حيث يتم إضافة مواد معينة في تلك الطبقات، والتي تتناسب مع المقاطع العرضية المتتالية لنموذج ثلاثي الأبعاد؛ ومن أكثر المواد المستخدمة في هذه التقنية هي: البلاستيك، والسبائك المعدنية.
تعرف أيضاً على أنها عملية تتم عن طريق ترسيب مجموعة من المواد أو ربطها عن طريق الكمبيوتر حتى يتم تكوين مجسم ثلاثي الأبعاد.
فوائد الطباعة ثلاثية الأبعاد
هناك العديد من الفوائد حول استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، والتي تتمثل فيما يلي:
غير مكلفة: ساهمت الطباعة ثلاثية الأبعاد في تقليل تكلفة إنتاج المصانع للآلات التي كانت تحتاج إلى كثير من الأموال من أجل الصيانة والتجديد، كما ساعدت في انخفاض تكلفة العمالة.
تقليل استهلاك المواد: عملت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على تقليل استهلاك المواد المستخدمة في الصناعة من أجل صنع نماذج كثيرة مثل السيارات، كما ساعدت في تقليل كمية النفايات الناجمة عن الصناعة، بجانب أنها توفر الكثير من الجهد والوقت.
تحسين جودة الحياة: حيث هناك بعض الأشخاص الذين فقدوا أحد أطرافهم، فساعدت هذه التقنية على صنع تلك الأطراف الصناعية بطريقة أكثر فعالية، كما تستطيع أن تقوم بكل الوظائف بأكثر كفاءة ممكنة.
خفة الوزن: وذلك من خلال إنتاجها لأجهزة خفيفة في الوزن، مثل طائرات الشحن، مع حفاظها على الجودة والسلامة.
السرعة: حيث تمتلك سرعة عالية في التصميم والتصنيع.
المرونة: تتمكن من صنع أي تصميم بكل فعالية وسهولة.
التصنيع على الطلب: تتمكن من صناعة أي تصميم مطلوب في كافة المجالات المختلفة.
سلبيات الطباعة ثلاثية الأبعاد
على الرغم من فوائد الطباعة ثلاثية الأبعاد، إلا هناك بعض السلبيات الناتجة عن كثرة استخدامها، وتشتمل على الآتي:
أنه لا يمكن استخدام أي مواد أخرى في الطباعة خلاف البلاستيك والمعادن.
تحتاج هذه التقنية إلى غرف للطباعة صغيرة الحجم، وبالتالي لا يمكن طباعة أجسام كبيرة واللجوء إلى إنتاج أجزائها بشكل منفصل، وبعد ذلك ربطها حتى يتكون الشكل النهائي للمجسم، ونتيجة أيضاً لذلك سترتفع التكلفة وزيادة الوقت.
تحتاج الأجسام الكبيرة إلى ما يسمى بالمعالجة اللاحقة، حيث بعد اكتمال الطباعة يحتاج المجسم إلى التنظيف حتى يتم التخلص من مواد الدعم من الهيكل، وأيضاً العمل على تنعيم السطح من أجل الحصول على شكل المجسم المطلوب.
قد ينتج عنها مجموعة من الانبعاثات السامة وعدد من الجسيمات الصغيرة في الحجم والتي تكون عبارة مواد عضوية ضارة.
يتم استخدام بعض من المعدات المخصصة للطباعة، والتي قد تكون في صعبة في استخدامها والتعامل معها.
هناك بعض الطابعات التي قد تختلف في صناعتها الهندسية، وبالتالي سوف تنتج المجسمات غير متشابه مع المجسم الأصلي.
الاستغناء عن بعض الموظفين من أجل استخدام المصانع لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وبالتالي سوف تتسبب في انتشار البطالة.
أصبح من السهل استخدام العديد من الأشخاص للطباعة ثلاثية الأبعاد، فيمكن أن يقوموا بالكثير من المنتجات المزيفة والمقلدة لمنتجات خاصة بأشخاص آخرين، وهذا يؤدي إلى حدوث مشكلات في حقوق الملكية.
أسئلة شائعة
من آثار استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد على البيئة؟
أكدت العديد من الأبحاث والدراسات الحديثة أن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لها تأثير على التكاليف التناقصة المتعلقة بالتصنيع، حيث تؤدي إلى زيادة منتجي البلاستيك، وهذا الأمر إحدى المسببات التي تزيد من تلوث كوكب الأرض خاصة في الوقت الحالي.
ما هي الصورة ثلاثية الأبعاد؟
هي عبارة عن تصوير إحدى المجسمات الأصلية وإنتاج صورة مجسمة لها، وهي تتشابه مع عمل العينين.
متى بدأت الطباعة ثلاثية الأبعاد؟
بدأت منذ صناعة الطابعة النافثة للحبر في عام 1976م.
الطباعة ثلاثية الأبعاد هي عبارة عن عملية يتم من خلالها صناعة مجسمات ثلاثية الأبعاد عن طريق الملف الرقمي، ويكون المجسم مكوناً من عدد من الطبقات التي يتم صنعها عن طريق مواد متنوعة، وفي بداية مقالنا سوف نتعرف على أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد، ثم سنتطرق إلى تعريفها وفوائدها وسلبياتها على النحو التالي.
الطباعة بالترسيب المنصهر FDM
وهي التي تتم عن طريق ما يلي:
أولاً: يتم إحضار بكرة مكونة من مجموعة من الخيوط المصنوعة من مادة البلاستيك.
ثم توضع في فوهة الطابعة حتى يتم تغذيتها.
وبعد ذلك ترفع درجة حرارة الفوهة وتسخينها إلى الحد المطلوب.
يقوم المحرك بإفراز مادة من الفوهة، والذي بدوره يتحكم في تشغيل أو توقف السريان حتى تذوب الخيوط.
يتم وضع هذه المادة على لوحة التصميم حتى تتصلب وتبرد.
وبعد ما تتشكل الطبقة، تبدأ الطابعة في صنع طبقة أخرى، وتستمر هكذا حتى يتم اكتمال المجسم المراد طباعته.
الطباعة بتقنية ستيريوليثغرافي SLA
تعد من أول التقنيات المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد، وهي التي تتم من خلال الآتي:
يتم إحضار مرآة تدعى (الغلفانوميتر)، والتي تتكون من محورين وهما (المحور X، والمحور Y)، ثم يتم تعريض أحد السوائل، والذي يطلق عليه (الراتنج) تحت أشعة الليزر.
وتقوم هذه المرآة بانعكاس أشعة الليزر على السائل، وذلك يكون تبعاً للجهاز المستخدم، حيث يتبلور السائل، ويتم طباعة طبقة تلو الأخرى حتى يتم اكتمال المجسم.
يتضمن هذا النوع من تقنيات الطباعة بعض العيوب، وأبرزها هو أنه بطيء في تتبع المقطع العرضي للشريحة.
يشيع استخدام هذه التقنية في: طب الأسنان التجميلي، وصناعة المجوهرات.
الطباعة بالمعالجة الرقمية للضوء DLP
هي إحدى تقنيات الطباعة التي يتشابه عملها مع عمل تقنية الـ (SLA)، ولكن يعود الاختلاف بين التقنيتين هو أن الطباعة بالمعالجة الرقمية يتم استخدام فيها جهاز عرض ضوئي رقمي تقليدي مثل المصابيح، كما تستخدم شبكة من المرآة الصغيرة، أو لوحة مصنوعة من سائل الكريستال.
يتميز هذا النوع من تقنيات الطباعة هي أنها قادرة على تشكيل تصميم مكون من أجزاء دقيقة ومميزة، كما أن تكلفته غير باهظة الثمن، بالإضافة إلى قلة النفايات الناجمة أثناء الطباعة.
يعتمد هذا النوع على توجيه الضوء بالكامل على المجسم، حيث لا يتم تكوين المجسم من مجموعة من الطبقات مثل تقنية SLA، ويتم ذلك من خلال تحريك المرآة، حتى يتسلط الضوء على جميع زوايا المجسم، حتى يتم إنتاج المجسم بصورة الكاملة والمطلوبة.
يستخدم هذا النوع من الطباعة في صناعة كل من: (الألعاب، المجوهرات، قوالب الأسنان، التماثيل).
الطباعة بالتصليد الانتقائي بالليزر SLS
يعتمد هذا النوع في الطباعة على استخدام المسحوق بدلاً من السائل، كما أنه يتميز بانخفاض تكلفته وكثرة استخدامه، ويتم عمل هذه التقنية كالتالي:
يتم وضع مسحوق البوليمرات تحت درجة حرارة أقل بدرجة بسيطة من درجة الانصهار لتسخينها، وذلك حتى تتحد مكونات جزيئات المسحوق مع بعضها البعض مكونة المجسم.
يقوم الليزر بعملية المسح الضوئي للمجسم، حتى يشكل طبقة أخرى صلبة، وهكذا حتى يتم تكوين الشكل النهائي للمجسم.
ولكن من أكثر عيوب هذه التقنية أنها تحتاج إلى وقت طويل في التبريد، وذلك بسبب درجة الحرارة المرتفعة التي تعتمد عليها في عملها.
ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد
هي التي تعرف باللغة الإنجليزية باسم (3D Printer)، كما يطلق عليها التصنيع الإضافي، هي عبارة عن تقنية يتم خلالها صناعة عدد من الطبقات التي تشكل في النهاية المجسم المطلوب، حيث يتم إضافة مواد معينة في تلك الطبقات، والتي تتناسب مع المقاطع العرضية المتتالية لنموذج ثلاثي الأبعاد؛ ومن أكثر المواد المستخدمة في هذه التقنية هي: البلاستيك، والسبائك المعدنية.
تعرف أيضاً على أنها عملية تتم عن طريق ترسيب مجموعة من المواد أو ربطها عن طريق الكمبيوتر حتى يتم تكوين مجسم ثلاثي الأبعاد.
فوائد الطباعة ثلاثية الأبعاد
هناك العديد من الفوائد حول استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، والتي تتمثل فيما يلي:
غير مكلفة: ساهمت الطباعة ثلاثية الأبعاد في تقليل تكلفة إنتاج المصانع للآلات التي كانت تحتاج إلى كثير من الأموال من أجل الصيانة والتجديد، كما ساعدت في انخفاض تكلفة العمالة.
تقليل استهلاك المواد: عملت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على تقليل استهلاك المواد المستخدمة في الصناعة من أجل صنع نماذج كثيرة مثل السيارات، كما ساعدت في تقليل كمية النفايات الناجمة عن الصناعة، بجانب أنها توفر الكثير من الجهد والوقت.
تحسين جودة الحياة: حيث هناك بعض الأشخاص الذين فقدوا أحد أطرافهم، فساعدت هذه التقنية على صنع تلك الأطراف الصناعية بطريقة أكثر فعالية، كما تستطيع أن تقوم بكل الوظائف بأكثر كفاءة ممكنة.
خفة الوزن: وذلك من خلال إنتاجها لأجهزة خفيفة في الوزن، مثل طائرات الشحن، مع حفاظها على الجودة والسلامة.
السرعة: حيث تمتلك سرعة عالية في التصميم والتصنيع.
المرونة: تتمكن من صنع أي تصميم بكل فعالية وسهولة.
التصنيع على الطلب: تتمكن من صناعة أي تصميم مطلوب في كافة المجالات المختلفة.
سلبيات الطباعة ثلاثية الأبعاد
على الرغم من فوائد الطباعة ثلاثية الأبعاد، إلا هناك بعض السلبيات الناتجة عن كثرة استخدامها، وتشتمل على الآتي:
أنه لا يمكن استخدام أي مواد أخرى في الطباعة خلاف البلاستيك والمعادن.
تحتاج هذه التقنية إلى غرف للطباعة صغيرة الحجم، وبالتالي لا يمكن طباعة أجسام كبيرة واللجوء إلى إنتاج أجزائها بشكل منفصل، وبعد ذلك ربطها حتى يتكون الشكل النهائي للمجسم، ونتيجة أيضاً لذلك سترتفع التكلفة وزيادة الوقت.
تحتاج الأجسام الكبيرة إلى ما يسمى بالمعالجة اللاحقة، حيث بعد اكتمال الطباعة يحتاج المجسم إلى التنظيف حتى يتم التخلص من مواد الدعم من الهيكل، وأيضاً العمل على تنعيم السطح من أجل الحصول على شكل المجسم المطلوب.
قد ينتج عنها مجموعة من الانبعاثات السامة وعدد من الجسيمات الصغيرة في الحجم والتي تكون عبارة مواد عضوية ضارة.
يتم استخدام بعض من المعدات المخصصة للطباعة، والتي قد تكون في صعبة في استخدامها والتعامل معها.
هناك بعض الطابعات التي قد تختلف في صناعتها الهندسية، وبالتالي سوف تنتج المجسمات غير متشابه مع المجسم الأصلي.
الاستغناء عن بعض الموظفين من أجل استخدام المصانع لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وبالتالي سوف تتسبب في انتشار البطالة.
أصبح من السهل استخدام العديد من الأشخاص للطباعة ثلاثية الأبعاد، فيمكن أن يقوموا بالكثير من المنتجات المزيفة والمقلدة لمنتجات خاصة بأشخاص آخرين، وهذا يؤدي إلى حدوث مشكلات في حقوق الملكية.
أسئلة شائعة
من آثار استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد على البيئة؟
أكدت العديد من الأبحاث والدراسات الحديثة أن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لها تأثير على التكاليف التناقصة المتعلقة بالتصنيع، حيث تؤدي إلى زيادة منتجي البلاستيك، وهذا الأمر إحدى المسببات التي تزيد من تلوث كوكب الأرض خاصة في الوقت الحالي.
ما هي الصورة ثلاثية الأبعاد؟
هي عبارة عن تصوير إحدى المجسمات الأصلية وإنتاج صورة مجسمة لها، وهي تتشابه مع عمل العينين.
متى بدأت الطباعة ثلاثية الأبعاد؟
بدأت منذ صناعة الطابعة النافثة للحبر في عام 1976م.
الملفات المرفقة