تسعة مفاهيم أساسية عن الطّباعة الثّلاثية الأبعاد يجب على الجميع معرفتها

عند دراسة عملية الّتصنيع بالإضافة، يمكن شرح مفاهيم الطّباعة الثّلاثية الأبعاد بسهولة عن طريق الّنماذج المطبوعة. فلتجرب هذا بنفسك.
أفضل طرق الّتعلم تكون عبر الّتطبيق، هذه الحقيقة تنطبق بشدّة على الطّباعة الّثلاثية الأبعاد. قام بريان ويلسون بتطوير هذه النّماذج الرّائعة التي يمكن طباعتها والتي تقدم شرحاً وافياً لمفاهيم الأساسية للتّصنيع بالإضافة. إن فكرة البساطة الخلّاقة التي تسيطر على هذه النّماذج هي أنّها تُصنف تبعاً للمفهوم الذي تجسده.
تُشكّل هذه النّماذج وسائل تعليمية ممتازة يمكن استغلالها في غرفة الصّف، ورشات العمل، والدورات التدريبية، إضافة إلى كونها مشروع عمل ممتاز للأفراد الذين ما زالوا في بداية طريقهم نحو إتقان التّصنيع بالإضافة.
يمكنك الانتقال بين الصّور في الأسفل لتراها بنفسك، إضافة إلى الرّوابط الملحقة حيث يمكنك تنزيل الملفات كافة. ولا ننسى تقديم شكرنا الخالص لبريان لسماحه لنا بمشاركة عمله.

مفهوم الطّباعة الثّلاثية الأبعاد الأول: السماحية (التفاوت الميكانيكي)

يدّل هذا المفهوم على قدرة الأجزاء على التّوافق والاتّصال فيما بينها، ويعتبر أساسياً عند القيام بتصميم قطع مثل المفاصل. عليك أن تكون متأكداً من توفر مساحة كافية للحصول سماحية مناسبة عند تصميم أجزاء متحركة.
تقدم المفاصل الكرويّة المطبوعة ثلاثياً مثالاً ممتازاً يُظهر توافق الأجزاء مع بعضها، حيث لا تتوفر بنية داعمة فيزيائية تربط بين الكرة والتّجويف المفصلي. يتم الحصول على المفصل الكروي مباشرةً من سطح الطبّاعة وقد وبات بالفعل قادراً على الدّوران بشكلٍ كامل.
قم بتنزيل ملفات STL لاستخدامك الخاص: السماحية (tolerance).

مفهوم الطّباعة الثّلاثية الأبعاد الثّاني: الحجم الأقصى

يعتبر هذا النّموذج تمثيلاً حرفياً للمجسّمات ذات الحجم الأقصى الممكن إنتاجه باستخدام الطاّبعة الثلّاثية الأبعاد، في هذه الحالة، طابعة (Lulzbot mini). ربّما تبدو خطوات التّصميم واضحة، لكنّك يجب أن تُبقي الأبعاد القابلة للطباعة حاضرة في تفكيرك أثناء قيامك بتصميم نموذج مهيأ للطباعة ثلاثياً.
أما في حال كانت مساحة النّموذج تقع خارج نطاق الحجم الممكن تنفيذه من قبل آلة الطّباعة، تستطيع عندها تقسيمها إلى قطع صغيرة يمكن طباعتها كُل على حدة، أو تعديل حجم النّموذج ليناسب أبعاد الطّباعة.
يمكنك تنزيل ملفات STL لاستخدامك الخاص: الحجم الأقصى (max size).

مفهوم الطّباعة الثّلاثية الأبعاد الثّالث: الألوان

تعتبر خاصية اللّون أساسية في تحديد مظهر المجسم المطبوع؛ حيث تملك تأثير مهم في إضفاء أجمل التّفاصيل، وتحسين التّصميم النّهائي.
عند تقييم مجموعة الألوان المتوفرة لتنفيذ مهمة الطّباعة، أو تقديم شرح عنها لغيرك من المستخدمين، فبإمكانك التّصفح عبر كتاب يعرض عينات من الألوان المستخدمة. أو يمكنك تحمُّل عبء حمل العديد من بكرات الأسلاك جيئةً وذهاباً. أو تستطيع ببساطة أن توفّر على نفسك العناء عبر طباعة مكعبات بسيطة مختلفة الألوان، مكتوبٌ عليها لونها. على الرّغم من بساطة هذا الإجراء، إلاّ أنّه فعّال. يجب عليك ألاّ تنسى عند طباعتك لهذه الألوان أن تختار لون الأسلاك المناسب مع هذا التّصنيف اللّوني، وإلاّ تحوّل مشروعك إلى فوضى.
يمكنك تنزيل ملفات STL لاستخدامك الخاص: الألوان (colors).

مفهوم الطّباعة الثّلاثية الأبعاد الرّابع: الحشوة

نعني بالحشوة أجزاء النّموذج الدّاخلية التي لن يكون بالإمكان رؤيتها أبداً بعد الانتهاء من مهمة الطّباعة، من غير الضّروري أن تكون الحشوة ممتلئة ١٠٠%. بدلاً عن هذا، يمكن أن تكون الحشوة على شكل خلية نحل أو شبكة من الأشكال المضلّعة تؤمّن تجانس البنية الدّاخلية.
يوضح هذا النّموذج كيف يمكن لبرنامج تقطيع واحد أن يركّب البنية الدّاخلية للمجسم بشكل افتراضي، رغم أنّه يمكن جعله متراصاً وكثيفاً إلى حدٍ ما بناءً على متطلباتك الخاصة. تم إلغاء الطّباعة في منتصف جريان العمل لشرح كيفية بناء الحشوة.
يقدّم هذا المفهوم التّقني فائدة مضاعفة. أولاً، يوفر الوقت اللّازم لإتمام طباعة مجسم ما. ثانياً، يقلل كمية الأسلاك المستخدمة في الطّباعة.
قم بتنزيل ملفات STL لاستخدامك الشّخصي: الحشوة (infill).

مفهوم الطّباعة الثّلاثية الأبعاد الخامس: البروزات

يظهر هذا النّموذج قدرة الطّابعة على انتاج أجزاء بارزة ذاتية الدّعم. كقاعدة عامة، ينبغي عدم احتواء المجسم على أعداد كبيرة من البروزات من دون وجود أيّة أجزاء داعمة أسفلها. أي بروز بزاوية أقل من 45 درجة يحتاج حتماً إلى أساسات داعمة، أما الأجزاء البارزة بزاوية أكبر من 45 درجة فلا تحتاج للدّعم.
قم بتنزيل ملفات STL لاستخدامك الشّخصي: البروزات (over hang).

مفهوم الطّباعة الثّلاثية الأبعاد السّادس: التّجسير

هذا المفهوم يشرح نفسه بنفسه. يوضّح هذا النّموذج ظهور انحناء بسيط أثناء طباعة الجسور فوق مساحة فارغة بين مجسمين ممتلئين. كلّما كانت مساحة امتداد الجسر بين المجسمين أكبر، كلّما ازداد احتمال هبوطه نحو الأسفل عندما تبرد الأسلاك المنصهرة.
أحد الطّرق التي تساعد على تجنّب التّجسير هي أخذ اتّجاه النّموذج بعين الاعتبار أثناء طباعته. كما هو الحال مثلاً عند تصميم طاولة صغيرة مستطيلة الشّكل لبيت دمية. حيث أن طباعتها عامودياً، أي بالشّكل الذي نتصوره عادةً، يؤدي إلى حدوث مشاكل تتعلق بالتّجسير وذلك عند قيام الطّابعة بتشكيل سطح الطّاولة. في حين لا يجب أن تسبب طباعتها رأساً على عقب، حيث تتجه قدما الطّاولة إلى أعلى، أيّة مشاكل.
قم بتنزيل ملفات STL للاستخدام الشّخصي: التّجسير (bridging).

مفهوم الطّباعة الثّلاثية الأبعاد الّسابع: الدعّامات

ما يتعلق بما سبق، فإنّ أحد الحلول الأخرى لمشاكل التّجسير تكون باستخدام دعامات قابلة للإزالة (أو أساسات (rafts)) ضمن مهمة الطّباعة التي تقوم بها. بالطّبع لا تكون هذه القطع الدّاعمة على القدر نفسه من التّفصيل الذي يتمتع به جسم النّموذج الرّئيسي، هذا ويمكن انتزاعها بسهولة فور اكتمال عملية طباعة المجسم.
قم بتنزيل ملفات STL لاستخدامك الشّخصي: الدّعامات (supports).

مفهوم الطّباعة الثّلاثية الأبعاد الثّامن: المحاور الثّلاث (XYZ)

نقدم هنا تمثيلاً بصرياً للمحاور الثّلاث كُل على حدة؛ المحور السّيني X، المحور الصّادي Y، والمحور العيني Z، والتي تعتبر أساسية في عالم الطّباعة الثّلاثية الأبعاد. التّنسيق بين المحاور الثلّاث (عبر اتّباع التّعليمات التي يحتويها ملف STL) هي الطريقة التي تعيّن الطّابعة فيها موقع نقطة ما عند طباعة المجسم.
يمكنك أن تُلحق هذا النّموذج بالطّابعة ليكون مرجع في متناول اليد عند الحاجة، أو يمكن إسناده على طرف شاشة الكمبيوتر للاطّلاع عليه أثناء العمل على أحد برامج التّصميم بمساعدة الحاسوب (CAD).
قم بتنزيل ملفات STL لاستخدامك الخاص: المحاور الثّلاث (XYZ).

مفهوم الطّباعة الّثلاثية الأبعاد التّاسع: النّماذج المضلّعة

تقدم هذه الوسيلة التّعليمية مقارنة بصرية بين كلٍ من النّماذج عالية ورديئة المستوى. يعتبر مستوى الدّقة التي يتمتع به النّموذج الرّقمي مسألة منفصلة عن إعدادات ضبط المجسم الفيزيائي المطبوع كارتفاع الطّبقات المكوّنة للمجسم مثلاً. حيث تتعلق هذه السّمة بشكل خاص بعدد المضلّعات المستخدمة لتصميم شكل المجسم.
يعتبر النّموذج الشّبكي قليل المضلعات على يسار الصّورة تصميم بسيط مكوّن بشكل ملحوظ من عدد أقل من المضلّعات مقارنةً بالنّموذج الشّبكي كثير المضلّعات على يمين الصّورة. وغالباً ما تكون النّتائج واضحة، حيث يتمتع النّموذج الشّبكي كثير المضلّعات بسطح أكثر نعومة وأكثر تفصيلاً. يتم ملاحظة الفاعلية النّاتجة عن اختيار النّماذج قليلة المضلّعات أثناء مرحلة التّصميم، ابتداءً بحجم الملف، وأحياناً (وليس بالضّرورة دائماً) في مرحلة الطباعة.
قم بتنزيل ملفات STL لاستخدامك الخاص: النّماذج المضلّعة (polygons).

 تمّت ترجمة هذه المادّة من موقع All3DP تحت تصريح كرييتف كومّونز 4 (Creative Commons 4.0)