ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد؟
تُعرف الطباعة ثلاثية الأبعاد بأنها عملية تصنيع تهدف إلى إنشاء كائنات مادية ثُلاثية الأبعاد من خلال الملفات الرقمية، وفي هذه العملية يتم إنشاء التصميم عن طريق أحد برمجيات الحاسوب المُتخصصة؛ مثل برنامج CAD، ثم يقوم الشخص باستخدام الطابعات المُجهزة لإنتاج الطبقات وتشكيل الكائن النهائي الذي تم تصميمه، ويُمكن استخدام الطباعة الثلاثية الأبعاد في عدة تطبيقات؛ منها إنشاء المعدات الطبية.
أفضل الطابعات ثلاثية الأبعاد لعام 2022
تنتشر الطابعات ثلاثية الأبعاد في العديد من المتاجر المتخصصة والأسواق الرقمية، وتُعد طابعة مونوبرايس سيلكت ميني 3D برنتنر V2 أفضل طابعة ثلاثية الأبعاد للمبتدئين، بينما تعد ماكرجير M2 أفضل الطابعات لذوي الخبرة، وذلك حسب تصنيف موقع لايف واير، وفيما يأتي بعضًا من أفضل أنواع الطابعات ثلاثية الأبعاد لعام 2022:
- فلاشفورغي كريتر برو: تتميز هذه الطابعة بجودة المنتجات المتناسقة، كما أنها من الطابعات التي تتميز بتقنية البثق المزدوج، وهي كذلك ذات سعر مقبول، ويُمكن الاعتماد عليها لطباعة مجموعة واسعة من النماذج التجريبية.
- مونوبرايس 13860 ميكر سيلكتد 3D برنتنر V2: تتوافق هذه الطابعة مع عدة أنواع مختلفة من الأفلام، ولا تحتاج إلى كثيرٍ من التجميع لتشغيلها، وتتميز بحجم الطباعة الكبير، ولكن الشخص يُمكن أن يواجه بعض الصعوبة عند استخدامها.
- لولزبوت ميني: على الرغم من الثمن الباهظ لهذه الطابعة مقابل الطابعات الأُخرى المنافسة؛ إلّا إنّها تقدم جودة مذهلة، وهي كذلك طابعة تتميز بسهولة الاستخدام، إضافةً إلى السرعة والهدوء عند طباعة النماذج المختلفة.
- فورملاب فورم 2: يُمكن أن تتطلب الطباعة الفعّالة باستخدام فورملاب فورم 2 بعضًا من التجربة والخطأ عند إنشاء النماذج، وتتميز هذه الطابعة بتوفير شاشة تعمل باللمس، إضافةً إلى التوافق مع عدة أنواع من المواد.
- مونوبرايس ميني دلتا 3D برنتر: تُصنّف هذه الطابعة على أنها أفضل طابعة ثلاثية الأبعاد بحجم صغير، وكذلك تتمتع بسرعة طباعة كبيرة، ويُمكن تجميعها بسهولة، كما أنها تقدم خيارات الاتصال اللاسلكي أيضًا.
خطوات استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد
حتى يتم الانتهاء من إنتاج النموذج النهائي يمرُّ استخدام أيّة طابعة ثلاثية الأبعاد بالعديد من الخطوات كما يأتي:
- تطوير الفكرة: في البداية لا بُد من تطوير الفكرة وتصوّر ما يرغب الشخص بطباعته وإنتاجه، ويتضمن ذلك حجم التصميم وشكله الهندسي، ويُمكن الاستعانة بالمختصين للحصول على الاستشارات في ذلك.
- معرفة المعدات: بعد الانتهاء من تشكيل الفكرة لا بُد من معرفة المعدات المطلوبة لإنتاج النموذج من البرامج الحاسوبية وغيرها، بالإضافة إلى التحقّق من أسعار هذه المعدات وكافة التكاليف التي تتعلق بها.
- إنتاج النموذج: يتم الاعتماد على برنامج التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) لإنتاج النماذج الحاسوبية ثلاثية الأبعاد، وهو أحد البرامج مفتوحة المصدر، ويتميز بتقديم عدة تلميحات تتعلق بالسلامة الهيكلية للنموذج.
- التحويل إلى امتداد مناسب: ينبغي تحويل ملفات CAD إلى امتداد STL بعد الانتهاء من التصميم، وكذلك يمكن التحويل إلى أيّ امتدادٍ آخرٍ تستطيع الطابعة التعامل معه، ومن ذلك تنسيق ZPR الذي يتوافق مع بعض الطابعات.
- نقل الملف إلى حاسوب الطابعة: لا بد من نقل الملفات إلى الحاسوب الذي يتحكّم بالطابعة ثلاثية الأبعاد بعد التحويل إلى امتداد تفهمه الطابعة، وفي هذه المرحلة يتم تحديد الحجم، بالإضافة إلى تحديد اتجاه الطباعة.
- إعداد الطابعة ثلاثية الأبعاد: لكل واحدة من الطابعات طريقة إعداد خاصة بها، ويشمل الإعداد إعادة تعبئة البوليمرات، بالإضافة إلى المواد الاستهلاكية الأُخرى التي تحتاجها الطابعة للقيام بمهمتها.
- بناء النموذج: بعد الإعداد يتم البدء ببناء النموذج، وعادةً ما تكون هذه العملية تلقائية تقوم بها الطابعة من تلقاء نفسها، وربما تستغرق هذه العملية وقتًا طويلًا، وعند الانتهاء يتم إخراج النموذج من الطابعة.
- المعالجة اللاحقة: تحتاج معظم النماذج إلى معالجة بعد إخراجها من الطابعات، ومن عمليات المعالجة تنظيف المساحيق المتبقية على النموذج أو غسل النموذج، وعند الانتهاء من المعالجة يكون النموذج جاهزًا للاستخدام.
مكونات الطابعة ثلاثية الأبعاد
تتضمن الطابعة ثلاثية الأبعاد عدة من المكونات التي تتكامل مع بعضها البعض لتشكيل المنتج النهائي، وأبرزها: صفيحة البناء التي تُبنى عليها النماذج، والطارد الذي يقوم بإذابة الفتيل، والفتيل الذي يتم تذويبه ثم الاعتماد عليه لتشكيل الكائنات ثلاثية الأبعاد، ولوحة التحكم المُستخدمة لتحديد الخيارات والتحكم في الطابعة، ومن الأجزاء كذلك: أنابيب التوجيه التي تقوم بتوجيه الفتيل من البكرات إلى الطارد والفوهة الواقعة في الطارد، وتكمن أهمية الفوهة في ترسيب الفتيل على صفيحة البناء.
أنواع الطابعات ثلاثية الأبعاد
تتوفر عدة أنواع من الطابعات ثلاثية الأبعاد، وتضم القائمة الآتية معلومات عن 3 أنواع شائعة منها:
- نمذجة الترسيب المنصهر: يُعد هذا النوع أكثر أنواع الطابعات ثلاثية الأبعاد شيوعًا، ويعتمد على تسخين الخيوط البلاستيكية المعروفة باسم الفتيل إلى حالة شبه سائلة، ثم ترسيبها في طبقات لتشكيل النموذج المطلوب.
- الطباعة الحجرية المجسمة: في هذا النوع من الطابعات يتم الاعتماد على راتينج البوليمر الضوئي السائل وترسيبه في طبقات؛ لإنشاء النموذج مع معالجة كل واحدة من الطبقات باستخدام أشعة الليزر فوق البنفسجية، أو مصابيح المعالجة الرقمية.
- التلبيد الانتقائي بالليزر: تقوم طابعات التلبيد الانتقائي بترسيب طبقات رقيقة من مسحوق لَدِن بالاعتماد على الحرارة، ويدمج الليزر المسحوق لتشكيل النموذج المطلوب.
كيفية التحقّق من جودة أية طابعة ثلاثية الأبعاد للبيع
يُعد التحقّق من جودة الطابعات وملاءمتها للاستخدام ضروريًا، وعند الرغبة في شراء أيّة طابعة ثلاثية الأبعاد معروضة للبيع لا بُد من مُراعاة العوامل الآتية:
- مواد الطباعة: تم تصميم الطابعات المختلفة للتوافق مع مواد مختلفة؛ إلّا إنّ أكثر المواد شيوعًا هي مادة أكريلونتريل بوتاديين ستايرين (ABS) ومادة عديد حمض اللبنيك (PLA)، ويعد اختيار المواد عاملًا مهمًا لاختيار الطابعة.
- دقة الطباعة: لا تستطيع جميع الطابعات توفير ذات الجودة من الطباعة، ويجب على الشخص التحقق من استيفاء الطابعة للحدود الدُنيا من الجودة عند البحث عن طابعة ثلاثية أبعاد سواءً أراد إنشاء النماذج البسيطة أو الأشكال الزخرفة.
- حجم منطقة البناء: يؤثر حجم منطقة البناء على حجم الكائن الذي يمكن إنتاجه باستخدام الطابعة مباشرةً؛ فإن بعض الطابعات تستطيع إنتاج نماذج تصل إلى 30 سنتيمتر ولا يُمكن لبعضها الآخر طباعة النماذج بهذا الحجم.
استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد
يتم استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد في العديد من الحقول المُختلفة؛ ومن ذلك إنتاج الأدوات الشخصية في المنزل، واستخدمت هذه التقنية لإنتاج القطع في بعض المروحيات إلى جانب استخدامها في إنتاج بعض القطع في مجالات التصنيع، ومن الاستخدامات الطبية للطباعة ثلاثية الأبعاد ما يأتي:
- إنتاج صمامات التنفس الصناعي: تم استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد لإنتاج صمامات التنفس الصناعي التي تحتاجها المستشفيات بسرعة عند انتشار جائحة كوفيد-19.
- تشكيل معدات الحماية الشخصية: تستطيع بعض الطابعات ثلاثية الأبعاد تشكيل بعض معدات الحماية الشخصية التي يحتاجها مقدمو الرعاية الصحية؛ مثل أقنعة الوجه، وساعد ذلك على اتخاذ الاحتياطات اللازمة عند انتشار وباء كوفيد-19.
- إصلاح وبناء المعدات: لعبت الطابعات ثلاثية الأبعاد دورًا حاسمًا لبناء بعض المعدات التي تحتاجها المستشفيات، بالإضافة إلى استخدامها في إنتاج الأجزاء الضرورية لإصلاح المعدات والأجهزة الطبية أيضًا.
