ارتبط مصطلح الطباعة في أذهان الكثيرين بالمنتجات ثنائية الأبعاد (2D) وتقنيات الزخرفة، سواء على الورق أو القماش أو حتى الطباعة الفوتوغرافية، ولكن ان مصطلح الطباعة يكون مرتبطًا بإحدى طرق التصنيع فهذا ما تعدنا به الطباعة ثلاثية الأبعاد، وهذا ما سنحاول تسليط الضوء عليه من خلال موقع عربي برانت ومقال شامل عن طباعة ثلاثية الأبعاد 3D.
ماهي طباعة 3D؟
الطباعة ثلاثية الأبعاد هي شكل من أشكال تقنية التصنيع بالأضافة، حيث يتم تكوين مجسم ثلاثي الأبعاد، عن طريق وضع طبقات رقيقة متتالية من مادة فوق بعضها البعض، غالبًا ما تكون الطابعات ثلاثية الأبعاد أسرع، ومتوفرة بأسعار معقولة، وأسهل في الاستخدام من تقنيات التصنيع بالأضافة الأخرى.
باختصار، تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد على إنشاء منتج ثلاثي الأبعاد حقيقي من ملف رقمي.
هل مشروع طباعة ثلاثية الأبعاد مشروع مربح؟
يجب أن نتفق على شيء واحد مهم وهو أن مقدار الربح يصعب تحديده بدقة، لكن إحدى الشركات البحثية الخاصة بالطباعة ثلاثية الأبعاد تحقق ربحًا قدره 53 ألف دولار، كمتوسط الربح سنويًا، وهذا يعتمد على منتجات هذه الشركات وأستهداف هذا المشروع، ولكن ربحك الحقيقي لا يختلف إلا بنسبة صغيرة فقط إذا بحثت عن متاجر متخصصة في هذا النوع من التصميمات وأطلعت عليها أرباحهم، ستعرف النسبة المئوية المحتملة للربح الذي يمكنك تحقيقه من خلال تقديمك للتصميمات والمنتجات.
فكر في كل طرق زيادة الأرباح، مثل طباعة الأشياء التي يحتاجها المجتمع من حولك بشكل عام، التفكير في العمل علي طباعة هذه الأشياء لا يجلب لك الكثير من الأرباح فحسب، بل إنه أيضًا إعلان مضمون لنجاح عملك وكسب المزيد من العملاء.
يمكنك أيضًا زيادة الأرباح عن طريق صنع مجموعة هدايا المطبوعة ومنحها للعملاء كهدية، لأصدقائك أو حتى عائلتك، وهذا بدوره سيؤدي إلى ما يسمى بالإعلان الإيجابي والدعاية سريعة الأنتشار، وبالتالي سيسمع العملاء عنك ثم تأتي لشراء مجموعة من التصاميم منك.
كم تبلغ تكلفت طباعة 3D؟
تكاليف فتح مشروع طباعة ثلاثية الأبعاد منخفضة وليست بالتكاليف الباهظة، ومعظم المتاجر تبدأ هذا المشروع من المنزل، وبالتالي لا توجد قيمة إيجارية عالية، ما عليك سوى دفع ثمن المستلزمات فقط، ولن تضطر إلى دفع رواتب الموظفين لأنك الشخص الوحيد الذي سيقوم بالعمل من المنزل.
فعند البدء بمشروع الطباعة ثلاثية الأبعاد، تقوم بتحميل تصميماتك، وبعد التصميم قم ببيع المنتجات على موقع الويب الخاص بك، ثم قسم الربح بين جهد العمل الخاص بك وسعر التصميم، ويمكنك أيضًا الحصول على نموذج عمل جاهز مقابل مبلغًا محددًا من المال، ويمكنك عرض جميع تصميماتك على موقع الويب الخاص بك،ما سيكلفك مالا هو الإعلان عن منتجاتك على الإنترنت فضع له ميزانية تبدأ من 2000 دولار أو أقل.
مستلزمات طباعة 3D ؟
تستخدم الطابعات ثلاثية الأبعاد عادةً خيوط بلاستيكية، وهي أكثر المستلزمات الاستهلاكية شيوعًا التي تستخدمها الطابعات ثلاثية الأبعاد التي تستخدم تقنية FDM هي ABS و PLA و PVA، وكلها تستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات في الصناعة وتأتي بألوان وأقطار وأطوال مختلفة، فقبل الاقبال علي عملية الشراء ألق نظرة على خيارات المواد.
أنواع طباعة ثلاثية الأبعاد
تتعدد الأنواع وتختلف، وفيما يلي نطلعك علي أنواعها
الطابعات الضوئية مثل الطابعات التي تعمل من خلال تقنيات SLA و DLP
تمثل SLA أقدم تقنية في الطباعة ثلاثية الأبعاد، فهي عملية تعتمد على الليزر تستخدم البلمرة الضوئية لتحويل السوائل إلى مواد صلبة، تستخدم خزانًا مملوءًا براتنج سائل معالج بالضوء قابل للمعالجة بالليزر لبناء نموذج الطبقة النهائية بطبقة، تعتبر عملية معقدة.
معالجة الضوء الرقمي (DLP): هناك الكثير من القواسم المشتركة يستخدم كلا النوعين بوليمرات ضوئية سائلة، والفرق الرئيسي هو مصدر الضوء، يستخدم DLS مصدر إضاءة أكثر تقليدية، مثل مصباح القوسي، مع لوحة عرض بلورية سائلة أو شبكة من المرايا الصغيرة، يمكن إمالة هذه المرآة للأمام وللخلف، عندما تقوم بإمالة المرآة فإنها تعكس الضوء وتنشئ بكسلًا مضي، وعندما تقوم بإمالة المرآة في الاتجاه الآخر، فإنها تكون بكسلًا داكن، تُستخدم هذه التقنية في أجهزة عرض السينما والهواتف المحمولة وأيضًا في الطابعات ثلاثية الأبعاد، يتم تطبيق الضوء على السطح الكامل لراتنج البوليمر الضوئي في مسار واحد، مما يجعله أسرع من SL.
طابعات الليزر مثل الطابعات التي تعمل من خلال تقنيات SLS و SLM
مشابه لـ SLA، لكن الاختلاف الرئيسي هو أن هذا النوع من الطباعة ثلاثية الأبعاد يستخدم مسحوق في منطقة البناء بدلاً من الراتنج السائل، تستخدم هذه التقنية ليزرًا عالي الطاقة لتلحيم الجزيئات الصغيرة من البلاستيك أو المعدن في كتلة صلبة بالشكل المطلوب، يتم توجيه الليزر عبر منصة نقل المسحوق، وفقًا للبيانات ثلاثية الأبعاد المقدمة للجهاز، في محاور X-Y.
عندما يتفاعل الليزر مع البودرة/ المسحوق، فإنه يلحم هذه الجزيئات معًا بشكل انتقائي لتشكيل طبقة صلبة، بمجرد الانتهاء من الطبقة، تنخفض المنصة التي تحمل المسحوق درجة واحدة إلى الأسفل، وفقًا لسمك الطبقة المطلوب، تدريجيًا ويتم إضافة طبقة جديدة من المسحوق، ثم تتكرر نفس العملية بطبقة جديدة، وهكذا حتى يكتمل الشكل.
طابعات الثرموبلاستيك أو البناء بالترسيب المنصهر(FDM)
عملية سحب المواد بالحرارة هي الأكثر شيوعًا والاسم الأكثر شيوعًا لهذه العملية هو نمذجة الترسيب المنصهر (FDM)، تعمل هذه العملية عن طريق إذابة الخيوط البلاستيكية المسحوبة من البكرة في فوهة الطارد الساخنة التي يمكنها التحكم في التدفق أو إيقاف تشغيله، ودفع البلاستيك المصهور في إحداثيات X و Y بينما تنزل منصة التصميم في اتجاه z عند اكتمال كل منهما لتشكيل طبقات متتالية على منصة الإنشاء وفقًا للبيانات ثلاثية الأبعاد المرسلة إلى الطابعة.
تستخدم الآلة مادتين، واحدة للنموذج النهائي والأخرى لبناء الدعم في حالة وجود نتوءات في النموذج في بعض الأجزاء، والتي يتم التخلص منها بعد ذلك.
يعد هذا النوع من الطابعات ثلاثية الأبعاد طريقة فعالة من حيث التكلفة لتطوير المنتجات والنماذج الأولية السريعة في قطاع التعليم والأعمال الصغيرة، حيث يمكنهم تصنيع أجزاء قوية بشكل موثوق نسبيًا وسريعًا، على الرغم من أن المعالجة اللاحقة قد تكون مطلوبة.
طريقة طباعة 3D خطوة بخطوة
تمر عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد بعدة مراحل، وهي كالتالي:
- استخدم برامج الكمبيوتر لبناء نموذج ثلاثي الأبعاد: يلجأ المصمم إلى استخدام برامج الكمبيوتر المختلفة لرسم النموذج مبدئيًا قبل تحويله إلى نموذج ثلاثي الأبعاد، وغالبًا ما يستخدم برنامج الأوتوكاد والبرامج المتخصصة لذلك.
- تكوين نموذج ثلاثي الأبعاد: في هذه المرحلة، تبدأ خطوات إنشاء النموذج بتخطيط طبقة الإطار الرقمي بطبقة وجعلها فعلية باستخدام الطابعة.
- البدء في المباشرة الفعلية: في هذه الخطوة، يبدأ تشكيلك الفعلي بإضافة طبقة تلو الأخرى لتشكيل مجموعة من الطبقات فوق بعضها البعض، ويبدأ الشكل في التكون بطريقة معينة تمت برمجة الطابعة للقيام بها.
- قطع المجسم إلى طبقات رقيقة ثنائية الأبعاد: الآن يبدأ جهاز الطباعة ثلاثية الأبعاد بتنفيذ الأوامر والتعليمات الموجهة إليه من البرنامج، بحيث يتم تقسيم النموذج وتقطيعه إلى طبقات رقيقة جدًا ثنائية الأبعاد، ثم ينتقل إلى مرحلة إضافة المزيد من الطبقات.
- أذابة الطبقات البلاستيكية والمعدنية: تتم هذه الخطوة غالبًا على ماكينات وطابعات SLS في المصانع الكبيرة التي تعتمد على الليزر لإذابة الطبقات الرقيقة.
- الانتهاء من الطباعة ثلاثية الأبعاد: ليس الأمر سريعًا وسهلاً أبدًا؛ في الواقع، يحتاج إلى وقت يتراوح بين 4 و 18 ساعة على الأقل، حسب نوع الطراز والمواد المستخدمة فيه.
أهم المجالات التي تستخدم فيها
تم استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في العديد من القطاعات، بما في ذلك:
- المجال الطبي والأجهزة الطبية: ساعد طب الأسنان في بناء الأطراف الصناعية لأسنان المرضى.
- المجال العسكري وتصنيع الأسلحة
- بناء نماذج مشابهة للتماثيل والآثار.
- تكنولوجيا الفضاء.
- تطوير مبادئ عمل الصناعات الثقيلة.
- صناعة السيارات
- تصميمات الأثاث المختلفة.
أيجابيات و سلبيات طباعة ثلاثية الأبعاد
تمنح الطابعات ثلاثية الأبعاد المطورين القدرة على طباعة الأجزاء المتداخلة المعقدة، فالطابعة ثلاثية الأبعاد مصنوعة من مواد مختلفة وتعتمد مواصفات ميكانيكية وفيزيائية مختلفة ثم يقوم المختصون بربطها ببعضها البعض، تنتج الطابعة ثلاثية الأبعاد نماذج مشابهة جدًا للمنتج الأصلي، يمكن تطبيق مشروع الطباعة على الشركات الصغيرة والمتوسطة، ونقل النمذجة من الصناعات الثقيلة إلى بيئة المكاتب.
يتم استخدام مشروع الطباعة ثلاثية الأبعاد في العديد من المجالات: الأحذية، والتصميم الصناعي، والبناء، والطيران، وطب الأسنان، والصناعات الطبية، والهندسة، والهندسة المعمارية، والسيارات، والأحذية.
ايجابيات تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد
- دقة عالية وجودة عالية للنماذج التي تصنعها الطابعات.
- تعد الطابعات ثلاثية الأبعاد أسرع، وبأسعار معقولة، وأسهل في الاستخدام من تقنيات التصنيع الأخرى.
- الطابعات ثلاثية الأبعاد تمنح المطورين القدرة على طباعة الأجزاء الكبيرة والمعقدة والأجزاء البارزة والأجزاء المتداخلة.
- توفر طابعات ثلاثية الأبعاد صناعة أجزاء ميكانيكية وفيزيائية مختلفة.
- تنتج تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد المتقدمة نسخًا متماثلة من حيث الملمس والوظيفة.
- تعتبر الطابعات ثلاثية الأبعا بأنها أسهل في الاستخدام من الوسائل التكنولوجية الأخرى.
- تتميز الطابعات ثلاثية الأبعاد بسهولة التصميم حيث أن هيكلها بسيط وغير معقد ويمكن تعديل تصميمها بسهولة.
- توفر الطابعات ثلاثية الأبعاد الوقت والجهد لأنها تعمل بسرعة عالية.
- دورة الإنتاج في الطابعات ثلاثية الأبعاد قصيرة جدًا.
- المنتج النهائي الذي تنتجه الطابعة مطابق تمامًا للمنتج الأصلي.
- تكلفة الطابعة منخفضة وغير باهظة الثمن.
- توفر الطابعة إمكانية نسخ التصاميم باستخدام نظام الماسح الضوئي الذي يوفر إمكانية تحويل البيانات إلى منتج ثلاثي الأبعاد من المادة الأولى المختارة.
- الطابعات ثلاثية الأبعاد بها نظام استرداد متكامل الخدمات.
- تتفوق طريقة الطباعة الثلاثية على طرق التشكيل التقليدية، لأن مكونات المنتج في طريقة الطباعة الثلاثية تتنافس مع أداء تلك المصنوعة بطريقة التشكيل التقليدية.
- يمكن أن يكون التصميم معقدًا بشكل كبير ومتعدد، حيث لا توجد حدود للتصميمات.
- طور العلماء أيضًا أدوات للسماح للأوعية الدموية الاصطناعية بالاستجابة للمرونة ، وهو إنجاز يفتح الباب أمام قدرة المهندسين الطبيين على بناء هياكل أكبر وإنتاج المزيد من الأعضاء والخلايا.
عيوب الطابعات ثلاثية الأبعاد
- ارتفاع تكلفة بعض الطابعات والتي تنخفض بمرور الوقت، بل إن هناك طابعات تم تصنيعها للاستخدام المنزلي بأسعار معقولة.
- عملية الطباعة في بعض الطابعات بطيئة، وتستغرق من ساعات إلى أيام، حسب نوع الطابعة وحجم المجسم.
الطابعة ثلاثية الأبعاد في الطب: بعد أن دخلت تقنية الطابعات ثلاثية الأبعاد في مجال الكمبيوتر والسيارات ودخلت مجال الطب، حيث تمت طباعة الأدوية والأعضاء الحيوية مثل القلب والرئتين والكبد والأسنان ، والعظام، والفخذين، وأجهزة السمع، وبقيت مشكلة الأوعية الدموية، إذ تحتاج إلى طريقة معقدة لعلاجها وصنعها. - يمكن إنتاج منتجات عديمة الفائدة أو ذات إعادة تدوير محدودة.
- يتسبب في فقدان عدد كبير من وظائف التصنيع وخاصة تلك التي تتطلب مهارات متدنية.
- الحاجة الدائمة عند استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد للمصممين والرسامين إلى خبرة في التعامل مع أجهزة الكمبيوتر والبرمجيات للرسم والتصميم بالطبع.
- قد يتسبب هذا النوع من الطباعة في العديد من المشاكل والقضايا المتعلقة بحقوق الملكية الفكرية وحقوق التأليف والنشر، ومن الصعب التمييز بين المنتج الأصلي المحمي بحقوق النشر والمنتج المقلد.
- كثرة القيود الحالية من حيث تنوع المواد الداخلة في الإنتاج، أو الإنتاج الضخم للمنتجات المختلفة، وعمليات ما بعد التصنيع مثل المعالجات الحرارية والتشطيبات.
أفضل الأشياء التي يمكن طباعتها
الطباعة ثلاثية الأبعاد تقوم بمحاكاة أي نموذج ثلاثي الأبعاد أو مجسم ليكون صورة معكوسة له، حيث تقوم بطباعة النماذج عن طريق حقن طبقات رفيعة واحدة فوق الأخرى بدقة تتراوح من 400 ميكرون على طابعات بلاستيكية و 25 ميكرون على طابعات ليزر أو الضوئية فبعد إن تنتهي الطباعة يكون لدينا مجسم طبق الأصل للمجسم الذي وضعه، إذا كنت ترغب في تطوير التصميمات الخاصة بك ولديك الموهبة اللازمة يمكنك الاعتماد على الرسم الرقمي لأحد البرامج التصميم، أو نسخ النماذج الموجودة باستخدام ماسح ضوئي ثلاثي الأبعاد.
- سيارات مطبوعة بتقنية الـ3D
- المسدسات وقطع غيارها
- أقنعة وجوه واقعية جداً
- الأعضاء البشرية الطبية الإصطناعية
- الأطعمة الصناعية
- ثياب مطبوعة بتقنية الـ3D
- الأحذية
- مساحيق التجميل المطبوعة بتقنية الـ3D
وباستخدام هذه الطابعات، يمكن إنتاج ثلاثة أنواع من النماذج:
- قطع بسيطة ومحدودة الكمية، مثل قطع المجوهرات أو النماذج المعمارية أو الأجزاء الإضافية للعب الأطفال.
- يمكن استخدامه لإنتاج أجزاء معقدة غير مكلفة نسبيًا، خاصة في مجال التقنيات الطبية مثل إنتاج المفاصل والأطراف الاصطناعية وأطقم الأسنان.
- إنتاج سريع جدًا لنماذج الاختبار لمختلف الأدوات والأجهزة المنزلية والهواتف المحمولة.
بالطبع، النوع الأول هو الذي يهم المستخدم العادي لأنه يتوافق مع احتياجاته المباشرة واليومية، هذا ما تتخصص فيه الطابعات المنزلية.
لمادا الطباعة ثلاثية الأبعاد هي المستقبل
هناك دائمًا من يريد مكبرات صوت أكثر جودة، أو مقعدًا أكبر يناسب حجمه، والبعض منا يريد نوافذ أكثر اتساعًا، والبعض يفضل التصميم الكلاسيكي لسيارتهم، بينما يفضل البعض الآخر التصميمات الحديثة، وربما هناك أولئك الذين يريدون ابتكار شيء غير مسبوق لأنفسهم.
العقبة الرئيسية لتحقيق هذه الأحلام – والتي قد تبدو خيالية – تكمن في حقيقة أن نظام التصنيع في العالم يعتمد على مبدأ التجميع أو ما يعرف بالقوالب الثابتة على نطاق واسع Mass production، وعلى الرغم من تطور الأمر منذ سنوات مع إدخال مفهوم التصنيع حسب الطلب، لكن تصنيع جهاز أو لباس فريد لكل شخص هو أمر يبدو مستحيلًا في ظل نظام التصنيع الحالي.
ولكن مع تطور تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، لم يعد الأمر غير وارد، وبوجودها آفاق المستقبل تحمل فرصًا ومساحات إبداعية أكبر بكثير مما عرفه العالم، وربما أكبر مما يمكن تخيله، نحن لا نتحدث عن تقنية جديدة، ولكن عن ثورة تكنولوجية من شأنها أن تغير شكل العالم.
قد يهمك أيضا
مفهوم الطباعة اليدوية و أفضل أنواعها
