أصبحت الطباعة ثلاثية الأبعاد تقنية أكثر انتشارًا ، حيث تتوفر آلات الطباعة في كل نقطة سعر تقريبًا. يمكن لمعظم الأشخاص الذين يريدون طابعة ثلاثية الأبعاد العثور على نموذج يمكنهم تحمل كلفته. على الرغم من ذلك ، لا تزال الطباعة ثلاثية الأبعاد جديدة جدًا لدرجة أن قلة من الناس يعرفون كيف تعمل. 

هذا هو السبب في أن الوقت مناسب الآن للإجابة على السؤال " كيف^(How) تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد؟". هناك فرصة جيدة جدًا ستضطر إلى استخدام واحدة في النهاية!

الطباعة ثلاثية الأبعاد المضافة مقابل الطباعة ثلاثية الأبعاد^{(Additive vs Subtractive 3D Printing)}

هناك فئتان عريضتان من الطباعة ثلاثية الأبعاد. تعد الطابعات ثلاثية الأبعاد التي يمكنك شراؤها بنفسك تقريبًا جميع ماكينات "المضافة". بمعنى آخر ، يقومون ببناء كائنات ثلاثية الأبعاد عن طريق إضافة مواد (عادة في طبقات) حتى يكتمل الكائن. إن الطابعات ثلاثية الأبعاد التي يفكر فيها الناس عندما يسمعون "طابعة ثلاثية الأبعاد" هي دائمًا من المواد المضافة المتنوعة.

الطباعة ثلاثية الأبعاد مطروحة مختلفة تمامًا. هنا تبدأ بكمية ثابتة من المواد ثم تزيل المواد حتى يتبقى فقط الشيء النهائي. يستخدم النحات الذي يصنع تمثالًا من الرخام طريقة الطرح. عادة ما توجد آلات الطرح في ورش العمل الكبيرة والأماكن الصناعية. من المحتمل أن تكون أنظمة الطحن باستخدام الحاسب الآلي^(CNC) (التحكم العددي بالكمبيوتر) هي أفضل مثال معروف.

سنركز فقط على الآلات المضافة من الآن فصاعدًا ، لأنها ملائمة للمستهلك العادي. فقط اعلم أن آلات الطرح تنتمي إلى نفس العائلة الممتدة من الطابعات ثلاثية الأبعاد مثل تلك التي قد تضعها على مكتب.

نمذجة الترسيب المنصهر ، الطباعة الحجرية المجسمة والتلبيد الانتقائي بالليزر^{(Fused Deposition Modelling, Stereolithography and Selective Laser Sintering)}

الطرق الرئيسية الثلاث للطباعة ثلاثية الأبعاد المضافة هي FDM (نمذجة الترسيب المنصهر) والطباعة الحجرية المجسمة ( SLA ) والتلبيد الانتقائي بالليزر ( SLS ).

طابعة دافنشي FDM^{(The da Vinci FDM Printer)(The da Vinci FDM Printer)}

FDM هو النظام الأكثر شيوعًا على مستوى المستهلك. باستخدام هذه الأنواع من الطابعات ، يتم تمرير خيوط مادة عبر رأس طباعة ساخن. يتم وضع رأس الطباعة بدقة في مساحة ثلاثية الأبعاد وترسب طبقة من المواد وفقًا للتعليمات المبرمجة بدقة. هناك طرق مختلفة لـ FDM ، لكننا سنصل إلى ذلك بعد قليل.

طابعة نوبل SLA^{(The Nobel SLA Printer) (The Nobel SLA Printer )}

الطباعة الحجرية الحجرية^{(Stereolithography)} أقل شيوعًا في أنظمة المستهلك. تستخدم هذه الطابعات الليزر لمعالجة الراتنج السائل وتحويله إلى مادة بلاستيكية صلبة. عادة ، يتم "سحب" الجسم من وعاء من الراتينج ، مكونًا طبقة بعد طبقة عندما يرتفع من المادة. في السنوات الأخيرة ، أصبحت طابعات SLA أكثر إحكاما وبأسعار معقولة. لذلك فهو بديل حقيقي لطابعات FDM ، اعتمادًا على نوع النموذج النهائي الذي تستقر عليه.

يستخدم التلبيد الانتقائي^(Selective) بالليزر ( SLS ) ليزرًا قويًا لدمج مسحوق البوليمر. يعمل المسحوق الفعلي كهيكل داعم للطباعة ، لذلك لا يحتاج هذا النوع من الطباعة إلى سقالات خاصة. SLS ليس نوعًا من FDM ستجده على سطح المكتب. لا تزال تقنية صناعية في الوقت الحالي.

الطابعات الديكارتية والدلتا للروبوت^{(Cartesian & Delta Robot Printers)}

طابعة دلتا روبوت^{(A Delta Robot Printer)(A Delta Robot Printer)}

النوع الأكثر شيوعًا من طابعات FDM هو الطابعة ثلاثية الأبعاد الديكارتية. يشير الاسم إلى الإحداثيات الديكارتية. هذه هي إحداثيات XYZ التي تعلمناها جميعًا في المدرسة. يمكن نقل رأس الطباعة إلى أي تنسيق XYZ داخل مساحة حجم الطباعة. العمليات الحسابية بسيطة ، الطابعات ميسورة التكلفة وجودة الطباعة دقيقة. 

ومع ذلك ، اعتمادًا على مدى دقة إحداثيات XYZ ، قد لا تكون الأسطح المنحنية ناعمة بالقدر الذي يمكن أن تكون عليه ، مما يتطلب بعض أعمال التشطيب اليدوي.

تتخذ طابعات دلتا^(Delta) الروبوت منهجًا مختلفًا. يتم تثبيت رأس الطباعة على ثلاثة أذرع تعمل على ثلاثة قضبان. من خلال تغيير ارتفاع كل ذراع ، يمكن أن يتأرجح رأس الطباعة. يسمح هذا التصميم لرأس الطباعة بالتأرجح في منحنيات حقيقية ويسمح أيضًا بطباعة الكائنات الطويلة داخل حجم الطباعة.

في الأساس ، كلما كانت القضبان أطول ، يمكن أن يكون النموذج أطول. بدلاً من إحداثيات XYZ ، تستخدم طابعات دلتا الروبوت حساب المثلثات لحساب موضع رأس الطباعة. والنتيجة النهائية هي أنهم لا يستطيعون الوصول إلى نفس دقة الطباعة مثل الطابعات الديكارتية.

لفهم مفهوم روبوت دلتا حقًا ، عليك رؤيته أثناء العمل. قم بإلقاء نظرة على هذا الفيديو بواسطة Johann Rocholl وستحصل على المفهوم بسرعة.

لاحظ^(Notice) المفصل على الذراعين وكيف يمكن أن يتحرك رأس الطباعة بحرية وسلاسة.

مواد الطابعة ثلاثية الأبعاد^{(3D Printer Materials)}

تستخدم الطابعات ثلاثية الأبعاد مجموعة متنوعة من المواد ، ولكن هناك نوعان من البلاستيك الأكثر شيوعًا في التطبيقات على مستوى المستهلك: ABS و PLA .

ABS ( أكريلونيتريل بوتادين ستايرين^{(Acrylonitrile Butadiene Styrene)} ) هو بالضبط نفس البلاستيك الذي يصنع منه طوب LEGO . هذا البلاستيك عرضة للالتواء عند التبريد ويحتاج إلى طابعة بسرير طباعة ساخن. إنه مقاوم تمامًا للتأثير ، ولكنه ليس قويًا بشكل خاص. إنها مناسبة لصنع أجزاء النموذج الأولي وحتى الأجزاء النهائية التي لا تحمل حمولة.

يحتوي PLA^(PLA) ( Polylactic Acid ) على نقطة انصهار منخفضة ، ولا يتشوه كثيرًا ، ويسهل التعامل معه ويحتوي على عدد أقل من المطبوعات الفاشلة. إنها أيضًا هشة جدًا لأي استخدام عملي ، ولكنها رائعة لإنشاء نماذج سلسة ومفصلة لا يُقصد بها سوى النظر إليها.

والخبر السار هو أن معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد للمستهلكين ستعمل مع هاتين المادتين غير المكلفة. حتى تتمكن من تغييرها حسب احتياجاتك.

يعد خيوط النايلون^(Nylon) خيارًا آخر ، وهناك طابعات تستخدم الخشب أو المعدن كمواد. يمكن للطابعات من الجيل التالي أيضًا التعامل مع أكثر من فتيل واحد في وقت واحد ، مما يتيح طباعة مواد مختلطة أو مطبوعات متعددة الألوان.

عملية الطباعة النموذجية ثلاثية الأبعاد^{(The Typical 3D Printing Process)}

إذا لم تقم مطلقًا بعمل طباعة ثلاثية الأبعاد بنفسك ، فمن المحتمل أن تشعر بالفضول حول كيفية عملها بالفعل من منظور المستخدم. أثناء استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد ليس سهلاً مثل التخلص من المطبوعات ثنائية الأبعاد على طابعة ليزر أو طابعة نافثة للحبر ، إلا أنها ليست صعبة كما قد تعتقد.

بعد إعداد الطابعة وفقًا للدليل ، مع إجراء المعايرة والتسوية بشكل صحيح ، تحتاج أولاً إلى نموذج للطباعة.

يمكنك إنشاء نموذج خاص بك ، باستخدام شيء مثل Zbrush أو AutoCAD^{( Zbrush or AutoCAD)} ، ولكن من المرجح أن يقوم معظم الأشخاص بتنزيل نموذج من موقع على الإنترنت. يجب أن تكون المحطة الأولى بالتأكيد Thingiverse ، والتي من المحتمل جدًا أن تكون أشهر مجموعة من النماذج التي يرسلها المستخدم. ومع ذلك ، هناك العديد من البدائل^{(alternatives)} .

بعد الحصول على نموذج بتنسيق متوافق ، ستفتحه في البرنامج المرفق بالطابعة. كلهم يبدون ويعملون بشكل مختلف ، لكن المفهوم الأساسي هو نفسه. قد ترغب أيضًا في التعامل مع نموذج ثلاثي الأبعاد أولاً باستخدام Meshmixer ، مما يضمن أن يكون النموذج ثلاثي الأبعاد صلبًا ومناسبًا للطباعة.

في برنامج الطابعة ثلاثية الأبعاد ، ستختار حجم النموذج وجودته وسيحوله البرنامج إلى "شرائح" تمثل كل طبقة طباعة. سيحسب أيضًا "السقالات" التي يجب طباعتها لدعم النموذج أثناء صنعه. يمكن قطع هذه الأشياء عند الانتهاء من الطباعة.

مع كل هذا العمل التحضيري خلفك ، يمكن أن تبدأ الطباعة. اعتمادًا على إعدادات الجودة ، قد تنتظر طويلاً! تتراوح المطبوعات عالية الجودة من بضع ساعات إلى بضعة أيام. لحسن الحظ^(Thankfully) ، تتيح لك بعض الطابعات ثلاثية الأبعاد مراقبة تقدم الطباعة عن بُعد عبر أحد التطبيقات.

بمجرد الانتهاء من الطباعة ، ستقوم بإزالتها من السرير ثم تحطيمها من السقالات. في كثير من الحالات ، سيتعين عليك إنهاء النموذج باستخدام ورق الصنفرة وأدوات القطع الخاصة لإزالة العيوب. حتى أن بعض الناس يرسمون نماذجهم! الحد الحقيقي الوحيد هو إبداعك.

إذا كنت ترغب في شراء طابعة ثلاثية الأبعاد ، فهذه هي أفضل اختياراتنا^{(best picks)} ، وإذا كانت ميزانيتك محدودة ، فهذه خيارات أكثر سهولة في الجيب.

HDG Explains : How Does 3D Printing Work?

3D printing has become a much more mainstream technology, with printing machines available at just about everу price point. Most people who want a 3D printer can probably find a modеl they can аfford. Despite this, 3D printing is stіll so new that few people know how it works. 

This is why now is a good time to answer the question “How does 3D printing work?”. There’s a very good chance you’ll have to use one eventually!

Additive vs Subtractive 3D Printing

There are two broad categories of 3D printing. The 3D printers that you can buy yourself are almost all “additive” machines. In other words, they build 3D objects by adding material (usually in layers) until the object is complete. The 3D printers people think of when they hear “3D printer” is almost always of the additive variety.

Subtractive 3D printing is very different. Here you start with a fixed amount of material and then remove material until only the finished object is left. A sculptor making a statue out of marble is using a subtractive method. Subtractive machines are usually found in large workshops and industrial settings. CNC milling (computer numerical control) systems are probably the best-known example.

We’ll only be concentrating on additive machines from here on out, since they’re relevant to the average consumer. Just know that subtractive machines belong to the same extended family of 3D printers as the one you might put on a desk.

Fused Deposition Modelling, Stereolithography and Selective Laser Sintering

The three main methods of additive 3D printing are FDM (fused deposition modelling), stereolithography (SLA) and selective laser sintering (SLS).

The da Vinci FDM Printer

FDM is the most common consumer-grade system. With these types of printers a filament of material is passed through a hot print head. The print head is precisely positioned in 3D-space and deposits a layer of material according to exact programmed instructions. There are different approaches to FDM, but we’ll get to that in a moment.

The Nobel SLA Printer 

Stereolithography is much less common in consumer systems. These printers use lasers to cure a liquid resin into a solid plastic material. Usually, the object is “pulled” from a vat of resin, forming layer by layer as it rises from the material. In recent years SLA printers have become more compact and affordable. So it’s a real alternative to FDM printers, depending on what type of final model you settle on.

Selective laser sintering (SLS) uses a powerful laser to fuse a polymer powder. The actual powder acts as a support structure for the print, so this type of printing doesn’t need special scaffolding. SLS is not a type of FDM you’ll find on the desktop. It’s still an industrial technology for now.

Cartesian & Delta Robot Printers

A Delta Robot Printer

The most common type of FDM printer is the cartesian 3D printer. The name refers to cartesian coordinates. That’s the XYZ coordinates we all learned in school. The print head can be moved to any XYZ coordinate within the print volume space. The math is simple, the printers are pretty affordable and print quality is precise. 

However, depending on how granular the XYZ coordinates are, curved surfaces might not be as smooth as they could be, requiring some manual finishing work.

Delta robot printers take a different approach. The print head is mounted to three arms that run on three rails. By varying the height of each arm, the print head can swing. This design allows for the print head to swing in true curves and also allows for tall objects to be printed within the print volume.

Basically, the longer the rails are, the taller the model can be. Rather than XYZ coordinates, delta robot printers use trigonometry to calculate print head position. The end result is that they can’t reach quite the same print resolution as cartesian printers.

To really understand the delta robot concept, you need to see it in action. Have a look at this video by Johann Rocholl and you’ll quickly get the concept.

Notice the articulation on the arms and how freely and smoothly the print head can move.

3D Printer Materials

3D printers use a variety of materials, but there are two plastics that are by far the most common in consumer-grade applications: ABS and PLA.

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) is exactly the same plastic that LEGO bricks are made of. This plastic is susceptible to warping when cooling down and needs a printer with a heated print bed. It’s quite impact resistant, but not particularly strong. It’s suitable for making prototype parts and even final parts that aren’t load-bearing.

PLA (Polylactic Acid) has a low melting point, doesn’t warp much, is easy to work with and has fewer failed prints. It’s also far too brittle for any practical use, but it is brilliant for creating smooth, detailed models that are only meant to be looked at.

The good news is that most consumer 3D printers will work with both of these inexpensive materials. So you can change them out as your needs require.

Nylon filament is another option and there are even printers that use wood or metal as a material. Next-generation printers can also handle more than one filament at a time, allowing for mixed material or multi-color prints.

The Typical 3D Printing Process

If you’ve never made a 3D print yourself, you’re probably curious about how it actually works from a user perspective. While using a 3D printer isn’t as easy as knocking out 2D prints on a laser or inkjet printer, it’s not nearly as difficult as you might think.

After setting up the printer according to the manual, with calibration and levelling done correctly, you first need a model to print.

You can make your own model, using something like Zbrush or AutoCAD, but most people are likely to download a model from an online site. The first stop should definitely be Thingiverse, which is quite possibly the most famous collection of user-submitted models. However, there are many alternatives.

After getting a model in a compatible format, you’ll open it up in the software that came with your printer. They all look and work differently, but the basic concept is the same. You may also want to first treat a 3D model with Meshmixer, which ensures that a 3D model is solid and suitable for printing.

In the 3D printer software, you’ll pick the size and quality of the model and the software will convert it into “slices” representing each print layer. It will also calculate the “scaffolding” that has to be printed to support the model while it’s being made. This stuff can be broken off when the print is done.

With all that prep work behind you, the print can begin. Depending on the quality settings, you might be in for a long wait! High quality prints vary from a few hours to a few days. Thankfully, some 3D printers let you monitor the progress of your print remotely via an app.

Once the print is done, you’ll remove it from the bed and then break it free of the scaffolding. In many cases you’ll have to finish the model using sandpaper and special cutting tools to remove imperfections. Some people even paint their models! The only real limit is your creativity.

If you’re itching to buy a 3D printer, these are our best picks and if you’re on a budget, these are more pocket friendly options.

Related posts

• تشرح HDG: ما هو اختبار CAPTCHA وكيف يعمل؟

• يوضح HDG: كيف يعمل GPS؟

• تشرح HDG: كيف يعمل الواقع المعزز؟

• يوضح HDG: ما هو SFTP و FTP؟

• يوضح HDG: ما هو خادم الكمبيوتر؟

• كيف يعمل الشحن اللاسلكي؟

• كيفية حذف مجلد Windows.old في Windows 7/8/10

• يوضح HDG: ما هو وضع الطائرة على هاتفك الذكي أو جهازك اللوحي؟

• يوضح HDG: ما هي وحدة معالجة الرسومات (GPU)؟

• يوضح HDG: ما هي SQL و T-SQL و MSSQL و PL / SQL و MySQL؟

• يوضح HDG: ما هو Thunderbolt؟

• يوضح HDG: ما هو Ethernet وهل هو أفضل من Wifi؟

• HDG يوضح: ما هو نظام UNIX؟

• كيفية معرفة ما True or False على Internet

• يوضح HDG: ما هو برنامج Keylogger وكيف يمكنني إزالته من جهاز الكمبيوتر الخاص بي؟

• 5 أشياء رائعة يمكنك القيام بها باستخدام ذاكرة الوصول العشوائي القديمة

• يوضح HDG: كيف تعمل WiFi؟

• تعريف القبعة السوداء والبيضاء والرمادية القرصنة

• يوضح HDG: ما هي قاعدة بيانات Blockchain؟

• تشرح HDG: ما هي البيانات الوصفية وكيف يتم استخدامها؟