الطابعات ثلاثية الأبعاد

الطابعة ثلاثية الابعاد تقوم بعمل نماذج صلبة ثلاثية الابعاد للاشكال التي يتم ادخالها لها عن طريق برامج الكمبيوتر الخاصة بالتصميم مثل برامج الكاد (CAD drawing) ولكي تقوم هذه الطابعة بوظيفتها يتم اضافة بعض العمليات التي تقوم بترسيب المادة المستخدمة فيها على شكل طبقات لصناعة النموذج المراد منها فهي تختلف عن الالات العادية التي تستخدم الثقب والقطع والازالة وغيرها من العمليات التقليدية 


فهي تعتبر طريقة سهلة وسريعة لعمل (prototype) وجعل الرسم على البرنامج يصبح حقيقة 
منذ ان بدأ بيعها عام 2003 ومبيعاتها في تزايد مستمر كما ان اسعارها في انخفاض مستمر ولقد تم ادخالها في العديد من المجالات مثل صناعة المجوهرات والتصميم الصناعي والهندسة والعمارة والانشاء والطائرات والصناعات الطبية ….الخ


شرح فكرة عملها بصفة عامة:  


تقوم الالة بقراءة التصميم المُدخل لها عن طريق الكمبيوتر وتُحَوِّله الى مجموعة من الطبقات يتم ترسيبها واحدة تلو الاخرى من السائل او المسحوق من المادة المستخدمة في الطابعة ويقوم المُصَمِّم باختيار سُمك الطبقة التي يتم ترسيبها في البرنامج  



ولكن لكي تقوم الالة بفهم التصميم المدخل لها من برنامج الكاد (CAD) يجب ان يوجد ملف في البرنامج يلعب دور الوسيط بين التصميم المرسوم في برنامج الكاد والالة وهو (STL file format) فهذا الملف يحتوي على شكل تقريبي للتصميم وشكل الطبقات التي سوف يتم تجميعها للوصول للشكل النهائي للنموذج وكلما كان عدد الطبقات اكثر كلما كان شكل النموذج النهائي ادق



تستغرق الطابعة من بضعة ساعات الى عدة ايام حتى تنتهي من النموذج بالكامل وذلك يعتمد على حجم التصميم ومدى تعقيده ونوع الالة وحسب التكنولوجيا المستخدمة فيها


التكنولوجيا المستخدمة:

وهنا سنقوم بعرض مثال على هذه الطابعات وهي التي تقوم بعمل المجسمات من الفوتوبوليمر 



تتكون الطابعات التي تقوم بصنع المجسمات من  4 اجزاء رئيسية 


1. خزان يحتوي على الفوتوبوليمر السائل
2. منصة مُثقَّبة تتحرك داخل الخزان الى اعلى والى السفل طبقا لعملية الطباعة



3. ليزر الاشعة فوق البنفسجية
4. كمبيوتر للتحكم في الليزر والمنصة


خطوات عملية الطباعة:
1. يتم تصميم النموذج بشكل ثلاثي الابعاد على برنامج الكاد كمثال 


2. يقوم البرنامج بجَعْل المصمم يختار سمك الطبقات التي سيتم استخدامها لبناء النموذج وعادة ما تكون من 5 الى 10 مليمتر


3. تقوم الطابعة بعمل طبقة من النموذج كعَيِّنة وتقوم بتصليبها



4. تنزل المنصة المُثقبة في الفوتوبوليمر السائر عدة ميليمترات وتقوم بتصنيع باقي الطبقات واحدة تلو الاخرى حتى ينتهي النموذج





هذه العملية ليست بالسهولة التي تم شرحها نظريًا هنا فهي تستغرق من 6 الى 12 ساعة ويمكن ان تاخذ عدة ايام اذا كان جحم النموذج كبير جدا 


تطبيقات المجسمات:


يمكنك تصنيع اي مجسم يدور في خيالك مادام يمكنك تصميمه على برامج التصميم المتصلة بالطابعة ولكن يجب ان تنتبه الى الثبات الهيكلي الذي يجب ان يتوافر في النموذج بحيث يمكنك ان تقوم باضافة مادة ما لتقوية بعض الاجزاء حتى لا ينهار النموذج اثناء الطباعة



 ورغم صغر النموذج وخفة وزنه الا انه متين جدا يمكنك ان تثنيه او تثقبه دون ان ينهار 


التكلفة:


تكلفة  الة صناعة المجسمات الموجودة في المثال كاملة 250000 دولار لذلك فهي ليست منتشرة في اي مكان الا في الشركات الكبيرة كما ان ثمن المادة المستخدمة فيها 800 دولار للجالون لذلك قام البعض باختراع طريقة للتخفيف من اعباء ثمن مثل هذه الالة بحيث يتم تاجير الالة لصنع نموذج معين بتكلفة من 50 الى 30 دولار في الساعة 
يمكن ان تكون هذه التكلفة في نظر البعض عالية ولكنها لا تقارن بثمن الالة كاملة



اليكم فيديو يوضح عملية الطباعة 



الاعداد: سها سامي -فريق ثقف نفسك-
المصدر: 1,2

مقالات ذات صله