الطباعة ثلاثية الأبعاد: المفاهيم الأساسية وتطبيقات متقدمة في الابتكار والتصنيع

المقدمة

لم يعد تصور إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد وتحويله إلى واقع ملموس ضربًا من الخيال. 

بفضل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، أصبح بالإمكان تحويل أي فكرة أو شكل إلى نموذج فعلي، مطابق تمامًا لما تم تصميمه رقميًا.

ما هي تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد؟ وكيف تطورت على مر السنين؟ وما هي أهميتها في مجال التصنيع؟ تعود بداية الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى عام 1976 عندما تم اختراع الطابعة النافثة للحبر. 

وفي أوائل الثمانينيات، ظهرت أول تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد تحت اسم "النماذج الأولية السريعة". 

بحلول عام 1984، مع تطور الطابعات النافثة للحبر، انتقلت التكنولوجيا من استخدام الحبر إلى استخدام المواد، مما أدى إلى إصدار أول براءة اختراع لجهاز المجسمات (SLA) في عام 1986، بفضل تشارلز هال. 

منذ ذلك الوقت، تطورت تطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد لتشمل مجموعة واسعة من الصناعات.

تُعد الطباعة ثلاثية الأبعاد واحدة من تقنيات التصنيع الرقمي التي تتيح لك تحويل التصاميم الرقمية إلى نماذج حقيقية. 

تُسهل هذه التقنية عملية التعديل وإعادة التصنيع بسرعة ودون الحاجة إلى قوالب أو خطوط إنتاج مكلفة. 

في هذا البرنامج، سنتعلم كيفية تصميم، تعديل، وطباعة القطع والابتكارات باستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد.

تتيح لك تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد تحويل نموذج رقمي متوفر على جهاز الحاسوب إلى نموذج حقيقي ملموس. 

قد يكون هذا النموذج ذو تطبيقات طبية، هندسية، فنية، تعليمية، وغيرها الكثير. 

كل ذلك يمكن تحقيقه بفضل الطابعة ثلاثية الأبعاد.

أهداف الدورة

في نهاية هذا البرنامج، سيكون المشاركون قادرين على:

• تهدف هذه الدورة إلى تعليم المشاركين الأسس العلمية للطباعة ثلاثية الأبعاد وتدريبهم نظريًا وعمليًا على كيفية الطباعة باستخدام تقنية منصهر البلاستيك (FDM). سيتعلم المشاركون كيفية ضبط إعدادات الطباعة، سواء في برنامج التقطيع أو برنامج التحكم، وأثناء مرحلة بناء التصميم، للوصول إلى نتائج طباعة مثالية.

منهجية الدورة

تركز هذه الدورة على تقديم المفاهيم الأساسية للطباعة ثلاثية الأبعاد، مع استكشاف تطبيقاتها المتقدمة في مجالات الابتكار والتصنيع. 

تعتمد المنهجية على تعريف المشاركين بالتكنولوجيا الكامنة وراء الطباعة ثلاثية الأبعاد، بما في ذلك الأنواع المختلفة من الطابعات والمواد المستخدمة. 

تهدف الدورة إلى تعزيز فهم المشاركين للطرق التي يمكن من خلالها استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لتحسين عمليات التصميم والتصنيع، وتقليل التكلفة، وتسريع الوقت اللازم للوصول إلى السوق. 

كما تركز على استكشاف تطبيقات متقدمة في الصناعات المختلفة مثل الطب، الهندسة، والفن، مما يتيح للمشاركين الفرصة لتطوير حلول مبتكرة تستفيد من إمكانيات الطباعة ثلاثية الأبعاد لتلبية احتياجات السوق المستقبلية.

محاور الدورة

الطباعة ثلاثية الأبعاد:

• إنشاء المجسمات من خلال نموذج رقمي
• الطباعة ثلاثية الأبعاد باسم التصنيع المضاف
• عملية أخذ النموذج الرقمي، وترجمته إلى سلسلة من شرائح أفقية في لغة الآلة
• الطباعة عن طريق إضافة طبقات متعاقبة ودقيقة جداً (لا يتجاوز سمكها أجزاء من الميليمتر) من المواد حتى يتم إنشاء المجسم ثلاثي الأبعاد، باستخدام عدد من التقنيات المختلفة.

الابتكارات الأساسية:

• التلاعب في المجسمات في شكلها الرقمي
• تصنيع أشكال جديدة عن طريق إضافة المواد

استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد:

• الطباعة الفنية
• الطباعة التراثية والأثرية
• طباعة الألعاب
• طباعة المباني
• توفير أطراف صناعية مطبوعة

تحويل التصميم إلى كود تفهمه الطابعة (جي كود G Code) أهم مكونات الجي كود-G Code

الجي كود عبارة عن ملف يحتوي على جميع اﻷوامر التي ستنفذها الطابعة، حتى تنتهي من تصنيع المنتج ومن أهم هذه الأوامر:

• درجة حرارة انصهار المادة الخام، وهي تختلف من مادة ﻷخرى
• سمك الطبقة الواحدة، واتجاهات المحركات لرسم الطبقة
• عدد الطبقات المستخدمة وطريقة ملء الطبقات البينية
• كمية المادة الخام المستخدمة
• حجم المجسم وعدد النسخ المطلوبة
• سرعة الطباعة

تجهيز الطابعة وتحميل الجي كود إلى الطابعة:

• نقل ملف الجي كود عن طريق برنامج برونترفيس-Pronterface أو كيورا-Cura
• تسخين الطابعة ﻹدخال المادة الخام
• ضبط نقطة البداية
• تثبيت سطح الطباعة جيدا
• تحميل الجي كود في برنامج برونترفيس، و ورفعه إلى بطاقة الذاكرة

شرح عملية الطباعة ذاتها:

• رسم وتحديد اﻹطار الذي ستعمل فيه
• رسم وتكوين الطبقة اﻷولى
• ملئ الطبقات التالية حتى تصل إلى الطبقة اﻷخيرة

شرح تشطيب الطباعة، مناقشة بعض الاخطاء المتوقعة:

• عدم التصاق طبقتين
• تكون بعض الزوائد