الطباعة المجسمة

(تم التحويل من طباعة ثلاثية الأبعاد)
إذا كنت تريد methods of transferring an image onto a 3D surface، انظر pad printing. إذا كنت تريد methods of generating autostereoscopic lenticular images، انظر lenticular printing و holography.
A three-dimensional printer
Timelapse of a three-dimensional printer in action
جزء من سلسلة عن
تاريخ الطباعة
Chodowiecki Basedow Tafel 21 c Z.jpg
الطباعة بالقوالب الخشبية200
حرف قابل للتحريك1040
Printing press1440ح. 1440
Etching1515ح. 1515
Mezzotint1642
Aquatint1772
ليثوغرافيا1796
Chromolithography1837
Rotary press1843
Hectograph1869
Offset printing1875
Hot metal typesetting1884
ميميوگرافيا1886
Photostat and rectigraph1907
Screen printing1911
Spirit duplicator1923
طابعة مصفوفة النقاط1925
ناسخة ضوئية1938
Phototypesetting1949
طابعة نفاثة1951
Dye-sublimation1957
طابعة ليزر1969
طابعة حرارية1972ح. 1972
طباعة ثلاثية الأبعاد1981
Solid Ink printing1986
المطبعة الرقمية1991

الطباعة ثلاثية الأبعاد 3D printing هو صيغة من تكنولوجيا التصنيع بالاضافة حيث يـُخلق الشيء ثلاثي الأبعاد بوضع طبقات متتالية من مادة[1]. والطابعات ثلاثية الأبعاد في العادة أسرع وأوفر وأسهل في الاستعمال من التكنولوجيات الأخرى للتصنيع بالاضافة. وتتيح الطابعات ثلاثية الأبعاد للمطورين القدرة على طباعة أجزاء وتجميعات وتركيبات مصنوعة من مواد مختلفة وبمواصفات ميكانيكية وفيزيائية مختلفة في عملية بناء واحدة. التكنولوجيات المتقدمة للطباعة ثلاثية الأبعاد تنتج نماذج تشابه كثيراً منظر وملمس ووظيفة النموذج الأولي للمنتج.

في السنوات الأخيرة، أصبح من الممكن مالياً تطبيق الطباعة ثلاثية الأبعاد على مستوى المشروعات الصغيرة-المتوسطة، بذلك انتقلت النمذجة من الصناعات الثقيلة إلى البيئة المكتبية، وبأسعار تصل إلى 5,000 دولار للطابعة ثلاثية الأبعاد. كما أنه يمكن تطبيقها الآن في نفس الوقت على مجموعات مختلفة من المواد.

وكذلك تقدم الطباعة ثلاثية الأبعاد عروض هائلة لتطبيقات الإنتاج.[2]وتستخدم هذه التقنية في المجوهرات، الأحذية، التصميم الصناعي، العمارة، الهندسة، والانشاءات، السيارات، الطائرات، طب الأسنان والصناعات الطبية.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الطباعة

ولقد ارتبط مصطلح الطباعة في أذهان الكثيرين بالمنتجات ذات البعدين وبتقنيات الزخرفة سواء على الورق أو النسيج أو حتى طباعة الصور، ولكن أن يرتبط مصطلح الطباعة باحدى طرق التشكيل فذلك لم يتعوده العاملون في مجال التصميم الصناعي. وما زالت طريقة الطباعة ثلاثية الأبعاد تحت التطوير من قبل بعض الشركات العالمية وذلك بقصد الوصول الى انتاج سريع ومرن لأجزاء النموذج الأول (prototype) وكذلك الأجزاء النهائية للمنتج مباشرة من النموذج المصمم على الحاسب الآلي بمساعدة برنامج الأوتوكاد.

وهذه الطريقة لم يسبق لها مثيل في المرونة، حيث يمكن انتاج أي جزء أو شكل هندسي وبعدة خامات مثل الخزف، المعادن، البوليمرات، والعديد من المركبات الأخرى. ولقد ابتكر إمانويل ساكس Emanuel Sacks تقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد عام 1993 وما زال التطوير بها مستمرا حتى يومنا.

لمعلومات عن طريقة لتطبيق الصورة ثنائية الأبعاد على سطح ثنائي الأبعاد، انظر طباعة الفرخ.
المقالة الرئيسية: كيف تعمل الطابعات ثلاثية الأبعاد
المقالة الرئيسية: طباعة نسخة ثلاثية الأبعاد من الأشخاص


التكنولوجيات

نموذج مطبوع ثلاثي الأبعاد لمنتجع في ڤيل، كولورادو. المصمم، تشارلز اوڤري، يقول أن بناء نموذج كان يكلف نحو 100,000 دولار، ولكن بتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد فنفس النموذج يكلفه 2,000 دولار.
نموذج مطبوع ثلاثي الأبعاد لساق تعويضية.

تستخدم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لبناء أجزاء المنتج أو النموذج الأول في شكل طبقات، حيث يرسم الجزء المطلوب بمساعدة برنامج أوتوكاد ثم يقسم التصميم إلى رسوم محوسبة (Algorithm Draw) بحيث يحتوي كل رسم على المعلومات والتافصيل الدقيقة لكل طبقة.

ويتم بناء كل طبقة بنثر أو نفث مسحوق الخامة (powder) فوق سطح طبقة أخرى من المسحوق تم اعدادها كأساس.

ويتم تكوين أو بناء الطبقات بتقنية مشابهة لتلك المستخدمة في حالة الطباعة بالنفث الحبري (Ink-jet printing)، وتستخدم في هذه التقنية مواد رابطة (Binders) للخامات لتربط الحبيبات لكي يتم تشكيل النموذج. [3]

ويقوم مكبس (Piston) بضغط طبقة المسحوق الأساسية لتثبيتها ومن ثم يرتفع ليقوم بضغط الطبقة التالية التي سيتم نفصها ثم ربط حبيباتها باستخدام المواد الرابطة، ويتم تكرار بناء طبقة فوق طبقة حتى يكتمل تشكيل الجزء المطلوب.

ويتم نفث القطرات حسب الطلب حيث يقوم النافث (Nozzle) بتوزيع كميات منفصلة أو مستمرة من المواد الرابطة تترسب فوق طبقة من المسحوق سواء أكان مادة خزفية أو معدن أو بوليمرات والذي سوف يتحول الى قطاع رقيق للشكل المطلوب وبتكرار النفث للخامات والمواد الرابطة تتكون الطبقة تلو الأخرى حتى نحصل على الشكل النهائي.

ويمكن تشكيل أي خامة توجد في صورة مسحوق بواسطة طريقة الطباعة الثلاثية وأكثر من ذلك لأن الخامات المختلفة يمكن توزيعها أو نفثها بعدة رؤوس طباعة مختلفة، ويمكن أن نجري تحكم على تركيب الخامة كما يمكن أن نحدد بدقة متناهية الأماكن المناسبة لسقوط القطرات وذلك بقصد الحصول على ملامس محددة وللتحكم في التركيب الجزيئي الداخلي للجزء المنتج.

بعد ذلك تتم المعالجة الحرارية، حيث يتم التخلص من المسحوق غير المرتبط وكذلك المواد الرابطة الغير مرغوب فيها.

ويتم الحريق أو المعالجة الحرارية لدرجات حرارة تتعدى 1000 درجة مئوية حيث تحدث عملية التلبيد (sintering) لاكساب الجسم صلابة ومتانة تلائم الاستخدام.

ويستخدم في هذه التقنية نوعين من المواد الرابطة، النوع الأول يتفاعل ويترابط مع الخامات أو المساحيق المستخدم سواء كانت خزف أو معدن، أما النوع الثاني فلا يتفاعل مع الخامات ويتبخر أثناء عملية الحرق.

الاستخدامات

مثال لنسخ غرض حقيقي باستخدام مسح ثلاثي الأبعاد وطباعة ثلاثية الأبعاد: نموذج الجرجوري إلى اليسار تم الحصول عليه رقمياً باستخدام ماسح ثلاثي الأبعاد ثم معالجة البيانات الثلاثية الابعاد الناتجة باستخدام مش‌لاب. النموذج ثلاثي الأبعاد الرقمي الناتج، الظاهر على شاشة الحاسب المحمول، استخدمته ماكينة نمذجة سريعة لصناعة نسخ راتنجية طبق الأصل من الغرض الأصلي.

تستخدم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بكثرة وبشكل أساسي في مجال الطب والصيدلة إلا أن لها تطبيقات في مجالات أخرى مثل الخزف والمعادن، وتشكيل قوالب الصب. ويقول إمانويل ساكس مبتكر الطباعة الثلاثية أن أساسيات تقنية الطباعة الثلاثية واحدة في كل حالة.


وتستخدم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في تصنيع منتجات تجارية ذات أسطح خاصة مثل المرشحات الصناعية وتتميز المرشحات المنتجة بطريقة الطباعة الثلاثية عن مثيلاتها المنتجة بطرق التشكيل التقليدية مثل طريقة التشكيل بالبثق أو طريقة الصب في القوالب، والتي غالبا ما تظهر بها بعض العيوب مثل التشققات (cracks).

وتتيح تقنية الطباعة الثلاثية كل الامكانيات لانتاج أسطح خاصة في مجال الخزف حيث يمكن التحكم في وضعية الأجزاء الدقيقة للخامات، مما يعرف بالطباعة الخزفية (ceraprinting).

ان طريقة الطباعة ثلاثية الأبعاد توحد المساحيق والمواد الرابطة بمرونة هندسية لم يسبق لها مثيل، وتختصر الطباعة الثلاثية الوقت اللازم لتسويق منتج جديد في العديد من المجالات وذلك بتحسين جودة المنتج، بالجمع بين التصميم والتصنيع مباشرة، وتخفض تكلفة المنتج بواسطة تخفيض تكلفة مرحلة التطوير والتحديث.

كذلك يمكن زيادة معدل الانتاج بتخصيص كل ماكينة أو طابعة لانتاج نوعية واحدة من المنتجات، لذلك فان الطباعة الثلاثية هي الثورة القادمة في التصنيع لكونها الرائدة في الانتاج السريع للنماذج الأولية وكذلك الأجزاء النهائية للمنتج.

مميزات تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد

1- سهولة تعديل التصميم.

2- امكانية نسخ التصميمات باسخدام نظام مسح ضوئي رقمي وتحويلها الى منتج ثلاثي الأبعاد.

3- مكانية الحصول على أجزاء كبيرة الحجم، الأجزاء البارزة، الأجزاء المتداخلة، والأجزاء المعشقة بزاوية أقل من 90 درجة والتي من الصعب أو المستحيل الحصول عليها بطرق التشكيل التقليدية.

4- نظام استرجاع متكامل للخامات.

5- لا تستخدم أدوات أو أجهزة كثيرة وبذلك نختصر الوقت والتكلفة.

6- لا توجد حدود لمدى تعقيد التصميم.

7- تتفوق طريقة الطباعة الثلاثية على طرق التشكيل التقليدية وذلك أن مكونات المنتج في طريقة الطباعة الثلاثية تنافس أداء مثيلاتها التي صنعت بطرق التشكيل التقليدية.

8- تكلفة أقل.

9- دورة انتاج قصيرة جدا.

10- لحصول على منتج مطابق لكل المواصفات القياسية.

رپراپ RepRap

المقالة الرئيسية: مشروع رپراپ
رپراپ، النسخة 2.0 (مندل)

الأجهزة

مقارنة لغرضين فنيين من السيراميك. الأصلي صنعه جون باليسترري ثم نـُسـِخ باستعمال ماسح ثلاثي الأبعاد ثم طـُبـِع باستعمال نمذجة سريعة بالسيراميك.

تكنولوجيات النمذجة وموادهم الأساسية

  1. تحميص الليزر الانتقائي Selective laser sintering (SLS): لدائن حرارية، فلزات، رمل وزجاج
  2. نمذجة الترسيب المنصهر Fused Deposition Modeling (FDM): لدائن حرارية
  3. Digital Light Projection (DLP): پوليمر ضوئي
  4. ليثوگرافية فراغية Stereolithography (SL): پوليمر ضوئي
  5. أنظمة تغليف Lamination systems: الورق والبلاستيك
  6. صهر شعاع الإلكترون Electron Beam Melting (EBM): سبائك التيتانيوم
  7. طباعة ثلاثية الأبعاد (3DP): مواد مختلفة، بما فيها الراتنجات
  8. طباعة سيراميكية ثلاثية الأبعاد: مواد صلصالية وسيراميكية مختلفة

مقارنة الطابعات ثلاثية الأبعاد

الصانع الموديل السعر ($) مواد النموذج مقاس المنتج (س‌ص‌ع، مم) حجم المنتج (بوصة^3) سمك الطبقة (مم) XY Positioning مادة الدعم نظام التشغيل الرخصة المفضلة التشبيك مقاس (مم، WDH) الوزن (رطل) متطلبات الطاقة مطابقة المواصفات
بت من البايت BFB 3000 3114 320x300x200 1172 0.1 0.05 GNU GPL 68 أقصى طاقةr 90 W (7.5 A @ 12 V)
MakerBot Industries, RepRap CupCake CNC 950 ABS Natural, Red, Green, Yellow, Blue, Pink, Black 100x100x130 80 0.34 .08 none ليونكس, OSX, ويندوز GNU GPL none none
رپراپ LaserCut Mendel 950ish ABS Natural, Red, Green, Yellow, Blue, Pink, Black 320x300x200 80 0.34 .08 none ليونكس, OSX, ويندوز GNU GPL none none
رپراپ Eiffel 300ish ABS Natural, Red, Green, Yellow, Blue, Pink, Black 80 0.34 .08 none Linux, OSX, Windows GNU GPL none none
رپراپ مندل 500ish ABS Natural, Red, Green, Yellow, Blue, Pink, Black 320x300x200 80 0.34 .08 none ليونكس, OSX, ويندوز GNU GPL none none
رپراپ ميني-مندل 500ish ABS Natural, Red, Green, Yellow, Blue, Pink, Black 100x100x130 80 0.34 .08 none لينوكس, OSX, ويندوز GNU GPL none none
Stratasys uPrint 14900 ABSPlus Ivory 203x152x152 288 0.254 Water soluble ويندوز إكس پي, ڤيستا, 7 خاص إثرنت 10/100 635x660x800, 635x660x953 (with cartridge) 168, 206 (with cartridge) 100-127 VAC 50/60 Hz, minimum 15A dedicated circuit, or

220-240 VAC 50/60 Hz, minimum 7A dedicated circuit

CE / ETL / RoHS / WEEE
Stratasys uPrint Plus 19900 ABSPlus ivory, white, red, blue, black, gray, nectarine, florescent yellow, olive green 203x203x152 384 0.254, 0.330 Water soluble ويندوز إكس پي, ڤيستا, 7 خاص إثرنت 10/100 635x660x800, 635x660x953 (with cartridge) 168, 206 (with cartridge) 100-127 VAC 50/60 Hz, minimum 15A dedicated circuit, or

220-240 VAC 50/60 Hz, minimum 7A dedicated circuit

CE / ETL / RoHS / WEEE
Stratasys BST 1200es 24900 ABSPlus ivory, white, red, blue, black, gray, nectarine, florescent yellow, olive green 254x254x305 1200 0.254, 0.330 بريكواي ويندوز إكس پي, ڤيستا خاص إثرنت 10/100 838x737x1143 326 100-127 VAC 50/60 Hz, minimum 15A dedicated circuit, or

220-240 VAC 50/60 Hz, minimum 7A dedicated circuit

CE / ETL
Stratasys SST 1200es 32900 ABSPlus Ivory, white, red, blue, black, gray, nectarine, florescent yellow, olive green 254x254x305 1200 0.254, 0.330 Water soluble ويندوز إكس پي, ڤيستا خاص إثرنت 10/100 838x737x1143 326 100-127 VAC 50/60 Hz, minimum 15A dedicated circuit, or

220-240 VAC 50/60 Hz, minimum 7A dedicated circuit

CE / ETL
Stratasys Elite 29900 ABSPlus Ivory, white, red, blue, black, gray, nectarine, florescent yellow, olive green 203x203x305 768 0.178, 0.254 Water soluble ويندوز إكس پي, ڤيستا خاص إثرنت 10/100 685x914x1041 300 100-127 VAC 50/60 Hz, minimum 15A dedicated circuit, or

220-240 VAC 50/60 Hz, minimum 7A dedicated circuit

CE / ETL


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

انظر أيضا

المصادر

  1. ^ See animation of layering
  2. ^ "Close-Up On Technology - 3D Printers Lead Growth of Rapid Prototyping - 08/04". Ptonline.com. Retrieved 2009-09-01.
  3. ^ د. حسان رشيد عبد العزيز. "الطباعة ثلاثية الأبعاد (العبور السريع للمنتج)" (PDF). كلية المعلمين بمحافظة جدة،.

قراءات إضافية

  • Easton, Thomas E. (2008). "The 3D Trainwreck: How 3D Printing Will Shake Up Manufacturing". Analog. 128 (11): 50–63. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |day= (help); Unknown parameter |month= ignored (help)
  • Wright, Paul K. (2001). 21st Century manufacturing. New Jersey: Prentice-Hall Inc.

وصلات خارجية

تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=الطباعة_المجسمة&oldid=2514996"