دليل الطباعة ثلاثية الأبعاد: المواد والأنواع والتطبيقات والخصائص
دليل الطباعة ثلاثية الأبعاد FDM:
مواد،&نبسب;الأنواع والتطبيقات والخصائص
هناك العشرات من المواد البلاستيكية المتاحة للطباعة ثلاثية الأبعاد، ولكل منها صفاتها الفريدة التي تجعلها مناسبة لاستخدامات محددة. لتبسيط عملية العثور على أفضل المواد لجزء أو منتج معين، دعونا'نلقي نظرة أولاً على الأنواع الرئيسية للمواد البلاستيكية وعمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد المختلفة.
أنواع المواد البلاستيكية
هناك نوعان رئيسيان من البلاستيك:
اللدائن الحرارية هي النوع الأكثر استخدامًا من البلاستيك. الفرق الرئيسي بينها وبين المواد المتصلبة بالحرارة هو قدرتها على الخضوع لدورات متعددة من الذوبان والتصلب. يمكن تسخين اللدائن الحرارية وتشكيلها بالشكل المطلوب. هذه العملية قابلة للعكس، حيث لا يحدث أي ترابط كيميائي، لذلك يمكن إعادة تدوير اللدائن الحرارية وصهرها وإعادة استخدامها. من التشبيهات الشائعة لللدائن الحرارية الزبدة، التي يمكن صهرها وإعادة ترسيخها وذوبانها مرة أخرى. تتغير خصائصه قليلاً خلال كل دورة ذوبان.
تبقى المواد المتصلدة بالحرارة (المعروفة أيضًا باسم البلاستيك المتصلد بالحرارة) في حالة صلبة دائمة بعد المعالجة. تتشابك البوليمرات الموجودة في المواد المتصلدة بالحرارة أثناء عملية المعالجة، والتي تنتج عن الحرارة أو الضوء أو الإشعاع المناسب. تتحلل المواد المتصلبة بالحرارة عند تسخينها بدلاً من ذوبانها، ولا تتجدد عندما تبرد. من المستحيل إعادة تدوير المواد المتصلدة بالحرارة أو إعادة المادة إلى مكوناتها الأساسية. إن المواد المتصلدة بالحرارة تشبه خليط الكعك، وبمجرد خبزها في الكعكة، لا يمكن إذابتها مرة أخرى في الخليط.
عمليات الطباعة البلاستيكية ثلاثية الأبعاد
عمليات الطباعة البلاستيكية ثلاثية الأبعاد الأكثر رسوخًا هي كما يلي:
تعمل الطابعات ثلاثية الأبعاد لنمذجة الترسيب المنصهر (FDM) على إذابة وقذف خيوط اللدائن الحرارية، والتي يتم ترسيبها طبقة تلو الأخرى في منطقة البناء بواسطة فوهة الطابعة.
تستخدم الطابعات ثلاثية الأبعاد للطباعة الحجرية المجسمة (جيش تحرير السودان) أشعة الليزر لمعالجة الراتنجات السائلة المتصلبة بالحرارة وتحويلها إلى مواد بلاستيكية صلبة، وهي عملية تسمى البلمرة الضوئية.
تستخدم الطابعات ثلاثية الأبعاد لتلبد الليزر الانتقائي (SLS) أشعة ليزر عالية الطاقة لإذابة الجزيئات الصغيرة من مسحوق اللدائن الحرارية.
طباعة FDM ثلاثية الأبعاد
تعد نمذجة الترسيب المنصهر (FDM)، والمعروفة أيضًا باسم تصنيع الخيوط المنصهرة (FFF)، الشكل الأكثر استخدامًا للطباعة ثلاثية الأبعاد على مستوى المستهلك، ويغذيها ظهور الطابعات ثلاثية الأبعاد للهواة.
تعتبر هذه التقنية مناسبة تمامًا لنماذج إثبات المفهوم الأساسية، بالإضافة إلى النماذج الأولية السريعة ومنخفضة التكلفة للأجزاء البسيطة، مثل الأجزاء التي يمكن تصنيعها عادةً.
يتمتع FDM على مستوى المستهلك بأقل دقة ودقة مقارنةً بعمليات الطباعة البلاستيكية ثلاثية الأبعاد الأخرى ولا يعد الخيار الأفضل لطباعة التصميمات المعقدة أو الأجزاء ذات الميزات المعقدة. يمكن الحصول على تشطيبات عالية الجودة من خلال عمليات التلميع الكيميائية والميكانيكية. تستخدم طابعات FDM ثلاثية الأبعاد الصناعية دعامات قابلة للذوبان للتخفيف من بعض هذه المشكلات وتقديم مجموعة واسعة من اللدائن الحرارية الهندسية أو حتى المواد المركبة، ولكنها تأتي أيضًا بسعر باهظ.
نظرًا لأن الخيوط المنصهرة تشكل كل طبقة، فقد تبقى فراغات في بعض الأحيان بين الطبقات عندما تتشكل'لا تلتزم بالكامل. وينتج عن ذلك أجزاء متباينة الخواص، وهو أمر مهم يجب مراعاته عند تصميم أجزاء مخصصة لتحمل الحمل أو مقاومة السحب.
تتوفر مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد FDM في مجموعة متنوعة من خيارات الألوان. توجد أيضًا العديد من خلائط الخيوط البلاستيكية التجريبية لإنشاء أجزاء ذات أسطح تشبه الخشب أو المعدن.
مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد FDM الشهيرة
مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد FDM الأكثر شيوعًا هي عضلات المعدة وPLA وخلطاتها المختلفة. يمكن لطابعات FDM الأكثر تقدمًا أيضًا الطباعة باستخدام مواد متخصصة أخرى توفر خصائص مثل المقاومة العالية للحرارة، ومقاومة الصدمات، والمقاومة الكيميائية، والصلابة.
مادة | سمات | التطبيقات |
عضلات المعدة (أكريلونيتريل بوتادين ستايرين) | صعبة ودائمة | النماذج الأولية الوظيفية |
جيش التحرير الشعبى الصينى (حمض البوليلاكتيك) | أسهل مواد FDM للطباعة | نماذج المفاهيم |
بيتغ (البولي إيثيلين تيريفثاليت جلايكول) | متوافق مع درجات حرارة الطباعة المنخفضة لإنتاج أسرع | تطبيقات مقاومة للماء |
نايلون | قوية ومتينة وخفيفة الوزن | النماذج الأولية الوظيفية |
تي بي يو (البولي يوريثين الحراري) | مرنة وقابلة للتمدد | نماذج أولية مرنة |
بفا (كحول البولي فينيل) | مواد داعمة قابلة للذوبان | مواد الدعم |
خَواصِر (البوليسترين عالي التأثير) | مادة الدعم القابلة للذوبان الأكثر استخدامًا مع عضلات المعدة | مواد الدعم |
المواد المركبة (ألياف الكربون، الكيفلار، الألياف الزجاجية) | جامدة أو قوية أو صعبة للغاية | النماذج الأولية الوظيفية |
