سرعة الطّابعة الثلاثية الأبعاد: كم يمكن أن تبلغ سرعة الطّابعة؟

ما هي أسرع طابعة ثلاثية الأبعاد؟ وكيف تؤثر سرعة الّطابعة على سير عملية الطّباعة؟
القيام بالطّباعة في المنزل يتيح لنا إمكانية صناعة أشياء حسب الطّلب بأسعار زهيدة. إلا أنّ الوقت الذي قد تستغرقه عملية تحويل نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد إلى مجسّم مادي ربما لا يبدو بالسّرعة التي تتوقع. حيث يؤثر حجم وجودة طباعة المجسم على سرعة الطّباعة بشكلٍ كبير، وقد يتطلب الحصول على النّتيجة النّهائية لعملية الطّباعة عدة ساعات. تشير نتائج الإختبارات التي أجراها موقع ALL3DP حقيقةً أنّ سرعة الطّابعة تؤثر بشكل طفيف نسبياً على سير عملية الطبّاعة مقارنةً بإعدادات ضبط حجم وجودة المجسم.

الطّابعات المكتبية: إعدادات سرعة الطّابعة الثّلاثية الأبعاد

بشكلٍ عام، يتم التّحكم بسرعة الطّباعة حالياً عبر ثلاثة منظومات تستطيع الطّابعات العمل وفقاً لها. تمّ تنسيق أول منظومة لتُمكّن الآلة من تنفيذ مهمة الطّباعة بسرعة تتراوح من ٤٠ إلى ٥٠ مليمتر لكل ثانية، بينما تُعد المنظومة الثّانية الطّابعة لتعمل بسرعة تعادل ٨٠ إلى ١٠٠ مليمتر لكل ثانية. هذا وتبلغ أقصى منظومة سرعة حالياً حوالي ١٥٠ مليمتر لكل ثانية. ومع هذا، هناك طابعات أخرى تستطيع العمل بسرعة تفوق ١٥٠ مليمتر لكل ثانية.
إجمالاً، كلّما ازدادت سرعة أداء الطّابعة، كلّما تناقصت في المقابل جودة المنتج النّهائي. عندما تتعدى سرعة الطّابعة ١٥٠ مليمتر لكل ثانية، تتناقص جودة المنتج بشكل ملحوظ، كما قد تواجهك بعض المشاكل حيث تميل الأسلاك البلاستيكية للانزلاق عند بلوغ مثل هذه السّرعات العالية.

كيفية ضبط سرعة الطّباعة

يتم ضبط سرعة الطّباعة عادةً عبر برنامج التّقطيع الذي تستخدمه لتحضير نموذج ثلاثي الأبعاد للطباعة. فمثلاً، يستطيع مستخدم برنامج كيورا (Cura)، النّسخة ١٥.٠٤، أن يُدخل سرعة الطبّاعة عبر حقل سرعة الطّباعة في نافذة البرنامج الرّئيسية (بالنّسبة لنسخ البرنامج السّابقة، عليك أولاً تحويل البرنامج إلى الوضع المتقدّم ومن ثم الانتقال إلى نافذة السّرعة قبل تمكنك من الوصول لإعدادات ضبط سرعة الطّباعة).

يقوم برنامج كيورا (Cura) بتحديد مدّة الطبّاعة اعتماداً على سرعة الطّباعة واعدادات ضبط الجودة

حالما تنتهي من تغيير إعدادات سرعة الطّباعة التي تقوم بها (أو أي عملية طباعة أخرى)، يعيد برنامج كيورا حساب مدة الطّباعة ويقوم بعرضها (انظر السّهم في الصورة). تطابق مدة الطّباعة التي يحددها البرنامج إلى حدٍ كبير المدة الحقيقية التي تستغرقها عملية الطّباعة.

كم تستغرق عملية الطّباعة الثّلاثية الأبعاد فعلياً على أرض الواقع؟

كي نتمكن من تحديد السّرعة الفعلية التي تحتاجها الطّابعات لإتمام عملية الطّباعة، قمنا بدراسة المدّة اللّازمة لطباعة اثنين من المجسمات ثلاثية الأبعاد ذات تعقيد متوسط باستخدام اثنتين من الطّابعات المكتبية ذات السمعة الطيبة في هذا المجال: (Ultimaker2 وPrintbot Plus).
حيث قمنا بطباعة كل مما يلي:
• مجسم القارب (3DBenchy) بالغ الصّغر: نموذج ثلاثي الأبعاد تمّ تصميمه خصيصاً لفحص وقياس أداء آلة الطّباعة عن طريق الاختبار والمقارنة؛ وهو من النّماذج المعقدة التي شكلت تحدٍ في عالم الطّباعة. يبلغ هذا القارب متناه الصّغر حوالي ٦ سنتمتر من حيث الطّول، ٤.٨ سنتمتر من حيث الارتفاع و٣.١ سنتمتر من حيث العرض. تستطيع الحصول على ملف STL الخاص بهذا التّصميم مجاناً كي تتمكن من إجراء اختباراتك بنفسك.

سرعة الطبّاعة: رغم أنّ 3DBenchy صغير نسبياً، إلا أنّه يشكل تحدياً كبيراً عند الطّباعة (مصدر الصّورة: 3DBenchy.com)

• قاعدة للأجهزة اللّوحية (تتميز بسماكة تصل حتى ١.٢ سنتمتر). تتمتع هذه القاعدة بطول ١٤ سنتمتر، ارتفاع ٤.٢ سنتمتر وعرض ٩.٨ سنتمتر. يتوفر ملف STL الخاص بهذا التّصميم مجاناً عبر موقع (Thingiverse).

تعتبر قاعدة الأجهزة اللّوحية هذه من المجسّمات الكبيرة الحجم والصّعبة التنفيذ (حقوق الصّورة: Thingiverse)

تمّت طباعة كلا المجسمين عند سرعتين مختلفتين: ١٠٠ ملمتر و٥٠ ملمتر لكل ثانية، باستخدام إعدادات ضبط متطابقة. وهذه هي النّتائج النّهائية:

• بالنّسبة للنّماذج الأصغر حجماً، لا يشكّل الاختلاف بين سرعة الطّباعة المنخفضة والّسرعة العالية فرقاً كبيراً بالنّسبة لسير عملية الطّباعة. من الأفضل لك في حال لم تكن محصوراً ضمن وقت ضيق أن تخفض سرعة الآلة لتحصل على جودة طباعة أعلى للمنتجات.
• بالنّسبة للنّماذج الأكبر حجماً، تؤثر الّسرعة المختارة بشكل ملحوظ على سير الطّباعة: ٦.٥ ساعة من الزّمن مقابل ٤.٧٥ ساعة.
ملاحظة: إذا لم تكن تملك طابعتك الخاصة، باستطاعتك تنزيل برنامج كيورا مجاناً من موقع طابعات (Ultimaker). يحتفظ البرنامج بالإعدادات الخاصة بمعظم الطاّبعات المكتبية (الطّابعات التي تعمل بتقنية الـ FDA)، وبهذا تستطيع التأّكد بنفسك من المدّة التي تحتاجها أي طابعة لإنتاج نموذج معين. ليس عليك سوى الحصول على ملف الـ STL ومن ثم تصفح إعدادات الطّباعة في البرنامج. لاختيار طابعة جديدة، قم بالضّغط على أيقونة الأمر (Machine > Add new machine).

هل تشكل تقنية التّلبد عالي السّرعة الخطوة الواعدة نحو طباعة ثلاثية الأبعاد فائقة السّرعة؟

على المستوى الصّناعي، بدأت تلوح بالأفق تطورات أكثر إثارة. حيث أعلنت جامعة شيفيلد عن قيامهم ببناء طابعة ثلاثية الأبعاد (برأسمال يصل إلى مليون جنيه استرليني) تستطيع إنتاج أجزاء بلاستيكية بسرعة تعادل سرعة الإنتاج التي تنتهجها أغلب الطّرق الصّناعية التّقليدية ذات الإنتاج العالي مثل عملية القولبة بالحقن (حقن اللّدائن).
تسمى التّقنية المتّبعة هنا بعملية التّلبد عالي السّرعة (HSS)، وتعمل انتقائيا على صهر مسحوق البوليمير طبقة تلو الأخرى، كما هو الحال بالنّسبة لباقي عمليات التّصنيع بالإضافة. إلاّ أنّ هذه التّقنية تستخدم، بدلاً من اللّيزر، الحبر الممتص للأشعة تحت الحمراء، حيث يُطبع الحبر على سطح البودرة. وعند طباعة الطّبقة كاملة على هذا السّطح، يتم تعريضها للأشعة تحت الحمراء، والتي تُسخّن البودرة المغطاة بالحبر مما يؤدي إلى انصهارها، بينما تحافظ البودرة الباقية على برودتها.
صرّح الفريق المطوّر للطّابعة، بإشراف البروفيسور نيل هوبكينسن، أن الآلة الجديدة ستكون قادرة على إنتاج قطع قد تصل إلى ١ متر مكعب، ما يقارب حجم آلة الغسيل، مما يجعل هذه الطّابعة تمتلك إمكانيات تفوق باقي الآلات الموجودة بثلاثة أضعاف. تعتمد سرعة الطّباعة على حجم المنتج، إلا أنّه بحسب تقديرات هوبكينسن، يمكن بناء المجسمات الصّغيرة بمعدل سرعة تصل لأقل من ثانية لكل قطعة.
لكن كيف لك أن تستفيد من هذه الميزة التّقنية؟ يكمن الخبر السّار في أنّه قد تم ترخيص هذه التّقنية اعتماداً على أسس غير حصرية لاستخدامها من قبل مطوريّ الطّابعات الثلّاثية الأبعاد، مع توقّع ظهور الآلات الجديدة في الأسواق بحلول عام ٢٠١٧ وما يليه. هذا يعني أننا نترقب الآن انسياب هذا المكسب التّقني إلى الطّابعات المندرجة ضمن قائمة المستهلكين المحترفين عالية الجودة وذلك في المستقبل القريب.

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