أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد

3D printing is becoming the future of the manufacturing era. Also known as additive manufacturing, it's an umbrella term encompassing several manufacturing technologies that build parts layer-by-layer. In total, seven categories of additive manufacturing processes have been identified and established so far.

نمذجة الترسيب المنصهر (FDM)

يعد FDM ، المعروف أيضًا باسم تصنيع الخيوط المنصهرة (FFF) ، أكثر تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد شيوعًا.

الطريقة التي يعمل بها FDM عادةً هي تحميل بكرة من الفتيل في الطابعة ثلاثية الأبعاد وتغذيتها عبر فوهة الطابعة في رأس البثق. يتم تسخين فوهة الطابعة إلى درجة الحرارة المرغوبة ، وعندها يقوم المحرك بدفع الفتيل عبر الفوهة المسخنة ، مما يؤدي إلى ذوبانها. تقوم الطابعة بعد ذلك بتحريك رأس البثق جنبًا إلى جنب مع الإحداثيات المحددة ، ووضع المادة المنصهرة على لوحة التصميم ، حيث تبرد وتتصلب. بمجرد اكتمال الطبقة ، تشرع الطابعة في وضع طبقة أخرى. تتكرر عملية طباعة الأقسام المتقاطعة - ، وبناء طبقة - على - طبقة حتى يتم تكوين الكائن بالكامل.

تقدم FDM عددًا من المزايا. أولاً ، يعد FDM أحد أسرع الخيارات في الطباعة ثلاثية الأبعاد ، حيث يمكن أن تكون الأجزاء التي يتم إنتاجها باستخدام FDM جاهزة في غضون بضع دقائق أو بضع ساعات. ثانيًا ، تتمتع FDM بقابلية توسعة كبيرة - حيث يمكن تغيير حجمها بسهولة إلى أي حجم ، مما يؤدي إلى انخفاض نسبة التكلفة - إلى - الحجم. يتم باستمرار زيادة حجم طابعات FDM وأقل تكلفة بسبب انخفاض تكاليف الأجزاء والتصاميم البسيطة المستخدمة. ثالثًا ، FDM هي تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد الوحيدة التي تستخدم لدائن حرارية بدرجة إنتاج - ، لذا فإن العناصر المطبوعة تتمتع بخصائص ميكانيكية وحرارية وكيميائية ممتازة.

تنتشر تقنية FDM على نطاق واسع اليوم وتستخدم في صناعات مثل مصنعي السيارات ومنتجي الأغذية ومصنعي الألعاب.

الطباعة الحجرية المجسمة (SLA)

SLA is the world's first 3D printing innovation introduced by Chuck Hull in 1986. And even today, SLA is still the most cost-effective 3D printing technology available when parts of very high accuracy or smooth surface finish are needed. Best results are achieved when the designer takes advantage of the benefits and limitations of the manufacturing process.

لا تعمل آلات طباعة SLA مثل طابعات سطح المكتب العادية التي تنبثق كمية من الحبر على السطح. تعمل طابعات SLA 3D مع فائض من البلاستيك السائل الذي يتصلب بعد فترة ويتشكل إلى جسم صلب. بعد تصلب البلاستيك ، تسقط مرحلة من الطابعة في الخزان جزءًا من المليمتر ويشكل الليزر طبقة أخرى حتى تنتهي الطباعة. بعد كل شيء ، يتم طباعة الطبقات ، يجب شطف العنصر باستخدام مذيب ثم وضعه في فرن فوق بنفسجي لإكمال المعالجة.

بشكل عام ، يمكن لاتفاقية مستوى الخدمة (SLA) إنتاج أجزاء بدقة أبعاد عالية جدًا وبتفاصيل معقدة. وتتميز الأجزاء المصنوعة من SLA بسطح أملس للغاية ، مما يجعلها مثالية للنماذج الأولية المرئية. ومع ذلك ، فإن أجزاء SLA هشة بشكل عام وليست مناسبة للنماذج الأولية الوظيفية. ستتدهور الخصائص الميكانيكية والمظهر المرئي لأجزاء SLA بمرور الوقت عندما تتعرض الأجزاء لأشعة الشمس.

الراتنج ، وهو نوع من البوليمرات المتصلدة بالحرارة التفاعلية الخفيفة - ، هو أكثر المواد شيوعًا المستخدمة في طباعة SLA ثلاثية الأبعاد. تتوفر مجموعة متنوعة من الراتنجات تجارياً ، بما في ذلك الراتنجات القياسية والراتنجات الهندسية وراتنجات طب الأسنان والراتنجات الطبية والراتنجات القابلة للصب.

التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS)

يُعرف إنشاء كائن باستخدام تقنية انصهار طبقة المسحوق ومسحوق البوليمر عمومًا باسم التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS). تم تطوير العملية والحصول على براءة اختراع في الثمانينيات من قبل كارل ديكارد - ثم طالب جامعي في جامعة تكساس - وأستاذ الهندسة الميكانيكية ، جو بيمان.

Objects printed with SLS are made with powder materials, most commonly plastics, such as nylon, which are dispersed in a thin layer on top of the build platform inside an SLS machine. A laser, which is controlled by a computer that tells it what object to "print," pulses down on the platform, tracing a cross{{0}}section of the object onto the powder. The laser heats the powder either to just below its boiling point (sintering) or above its boiling point (melting), which fuses the particles in the powder together into a solid form. Once the initial layer is formed, the platform of the SLS machine drops — usually by less than 0.1mm — exposing a new layer of powder for the laser to trace and fuse together. This process continues again and again until the entire object has been printed. When the object is fully formed, it is left to cool in the machine before being removed.

يتمثل الاختلاف الأكثر بروزًا بين SLS و SLA في أنه يستخدم مسحوقًا في وعاء بدلاً من الراتينج السائل في المكعب ، كما يفعل SLS. بالإضافة إلى ذلك ، لا يتعين على SLS استخدام بعض الهياكل الداعمة الأخرى لأن الكائن الذي تتم طباعته محاط بمسحوق غير ملبس.