التصنيع الإضافي
التصنيع بالإضافة، المعروف أكثر بالطباعة ثلاثية الأبعاد، يبني القطعة بإضافة المادة حيث تلزم فقط، عادةً طبقة رقيقة بعد أخرى، مباشرةً من نموذج حاسوبي. لا يُصنع قالب ولا أداة قطع خاصة بالقطعة، لذلك تكلّف القطع الفردية والأشكال الداخلية المعقدة وتعديلات التصميم السريعة القليل. تختلف العمليات العشر في هذا الفصل أساسًا في طريقة إضافة المادة وتثبيتها.
الفكرة الكبيرة
تقطّع كل عملية هنا النموذج ثلاثي الأبعاد إلى كومة من الطبقات الرقيقة، أو المسارات، وتبنيها فوق بعضها. تخيّل بناء رغيف خبز شريحة بعد شريحة بدل نحته من كتلة: لا شيء يُقطع، فتصبح ممكنة أشكال لا تصل إليها أي أداة. يصنّف المعيار الدولي ISO/ASTM 52900 هذه العمليات في سبع عائلات بحسب طريقة إضافة المادة: مُبثَقة عبر فوهة (البثق المادي)، ومعالَجة من حوض راتنج بالضوء (البلمرة الضوئية في الحوض)، ومنصهرة في طبقة مسحوق (الصهر في طبقة مسحوق)، ولاصقة في طبقة مسحوق (نفث المادة اللاصقة)، ومنفوثة قطرات (نفث المادة)، ومنصهرة حيث تصل بحزمة طاقة مركّزة (الترسيب بالطاقة الموجّهة)، ومكدّسة صفائح ملحومة (تصفيح الصفائح). أما الطباعة الحجمية فهي نهج أحدث يعالج حجمًا كاملًا من الراتنج دفعة واحدة، دون طبقات.
العمليات الـ 10 في هذا الفصل
8.1مقطع قصيرFDM (النمذجة بالترسيب المنصهر)يبثق خيط بلاستيك منصهر عبر فوهة متحركة (بثق المادة)افتح الدرس
8.2الطباعة الحجرية المجسمة (SLA/DLP)تصلّب الراتنج السائل طبقة بعد طبقة بليزر أو بجهاز عرض (البلمرة الضوئية في حوض)افتح الدرس
8.3التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS)ليزر يصهر مسحوق النايلون في سرير؛ والمسحوق السائب يسند القطعة (اندماج سرير المسحوق)افتح الدرس
8.4الصهر بالليزر لطبقة المسحوق (معدن، SLM/DMLS)ليزر يصهر طبقات رقيقة من مسحوق المعدن (دمج طبقة المسحوق)افتح الدرس
8.5نفث الرابطرؤوس نفث الحبر تلصق المسحوق، ثم تُعالج القطعة أو تُلبَّد (نفث الرابط)افتح الدرس
8.6نفث المادة (PolyJet)ينفث قطرات من الراتنج ويعالجها بالأشعة فوق البنفسجية (نفث المادة)افتح الدرس
8.7الترسيب بالطاقة الموجّهة (DED/LMD)ليزر يصهر حوضًا على القطعة؛ ومسحوق منفوخ يضيف المعدن (الترسيب بالطاقة الموجّهة)افتح الدرس
8.8التصنيع الإضافي بالقوس والسلك (WAAM)روبوت لحام يرصّ سلكًا منصهرًا بالقوس على شكل خرزات (الترسيب بالطاقة الموجّهة)افتح الدرس
8.9التصنيع الإضافي بالموجات فوق الصوتية (UAM)اهتزاز فوق صوتي يلحم رقائق معدنية دون صهر، ثم تقلّمها آلة تفريز (تصفيح الصفائح)افتح الدرس
8.10الطباعة الحجمية (CAL)ضوء من كل زاوية يعالج قارورة راتنج تدور دفعة واحدة (الطباعة الحجمية)افتح الدرسجنبًا إلى جنب
| العملية | في سطر واحد | الأنسب لـ | حجم الدفعة | الدقة |
|---|---|---|---|---|
| 8.1FDM (النمذجة بالترسيب المنصهر) | يبثق خيط بلاستيك منصهر عبر فوهة متحركة (بثق المادة) | نماذج أولية رخيصة، وتجهيزات تثبيت، وقطع للهواة | من 1 إلى مئات | نحو ±0.2–0.5 mm |
| 8.2الطباعة الحجرية المجسمة (SLA/DLP) | تصلّب الراتنج السائل طبقة بعد طبقة بليزر أو بجهاز عرض (البلمرة الضوئية في حوض) | نماذج دقيقة التفاصيل، وقطع أسنان، وقوالب مجوهرات | من 1 إلى آلاف | نحو ±0.05–0.1 mm |
| 8.3التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) | ليزر يصهر مسحوق النايلون في سرير؛ والمسحوق السائب يسند القطعة (اندماج سرير المسحوق) | قطع بلاستيكية وظيفية متينة دون دعامات | من عشرات إلى عشرات الآلاف | نحو ±0.3 mm |
| 8.4الصهر بالليزر لطبقة المسحوق (معدن، SLM/DMLS) | ليزر يصهر طبقات رقيقة من مسحوق المعدن (دمج طبقة المسحوق) | قطع معدنية معقدة، وهياكل شبكية، وقنوات داخلية | من 1 إلى آلاف | نحو ±0.1 mm |
| 8.5نفث الرابط | رؤوس نفث الحبر تلصق المسحوق، ثم تُعالج القطعة أو تُلبَّد (نفث الرابط) | قوالب رملية، ونماذج ملونة بالكامل، وقطع معدنية بكميات | من عشرات إلى عشرات الآلاف | نحو ±0.2 mm (انكماش أكبر في المعدن) |
| 8.6نفث المادة (PolyJet) | ينفث قطرات من الراتنج ويعالجها بالأشعة فوق البنفسجية (نفث المادة) | نماذج أولية واقعية متعددة المواد والألوان | من 1 إلى 100 | نحو ±0.1 mm |
| 8.7الترسيب بالطاقة الموجّهة (DED/LMD) | ليزر يصهر حوضًا على القطعة؛ ومسحوق منفوخ يضيف المعدن (الترسيب بالطاقة الموجّهة) | إصلاحات، وكسوة، وإضافة عناصر إلى القطع | من 1 إلى عشرات | نحو ±0.5 mm قبل التشغيل الآلي |
| 8.8التصنيع الإضافي بالقوس والسلك (WAAM) | روبوت لحام يرصّ سلكًا منصهرًا بالقوس على شكل خرزات (الترسيب بالطاقة الموجّهة) | قطع معدنية كبيرة بطول أمتار | من 1 إلى عشرات | نحو ±1 mm قبل التشغيل الآلي |
| 8.9التصنيع الإضافي بالموجات فوق الصوتية (UAM) | اهتزاز فوق صوتي يلحم رقائق معدنية دون صهر، ثم تقلّمها آلة تفريز (تصفيح الصفائح) | حساسات مدمجة، وقنوات، ومعادن مختلطة | من 1 إلى عشرات | نحو ±0.05 mm (بعد التشغيل) |
| 8.10الطباعة الحجمية (CAL) | ضوء من كل زاوية يعالج قارورة راتنج تدور دفعة واحدة (الطباعة الحجمية) | قطع صغيرة سريعة وناعمة؛ البحث العلمي | من 1 إلى عشرات | عناصر بحجم نحو 0.1–0.3 mm |
كيف تختار داخل هذه العائلة
- نموذج بلاستيكي أولي بميزانية محدودة: ابدأ بـ FDM؛ وانتقل إلى SLA أو نفث المادة عندما يهم المظهر والتفاصيل الدقيقة.
- قطع بلاستيكية متينة بكميات: SLS، لأن المسحوق السائب يدعم كل قطعة ويمكن ترتيب قطع كثيرة في بناء واحد.
- قطع معدنية معقدة: الصهر بالليزر في طبقة مسحوق للتفاصيل والدقة؛ ونفث المادة اللاصقة عندما تحتاج إلى قطع صغيرة كثيرة بتكلفة أقل.
- قطع معدنية كبيرة أو إصلاحات: الترسيب بالطاقة الموجّهة (DED) للدقة، وWAAM للحجم والسرعة؛ وخطّط لتشغيل كليهما آليًا.
- حالات خاصة: UAM لطمر الحساسات أو وصل معادن مختلفة؛ والطباعة الحجمية لقطع راتنج صغيرة بلا طبقات في ثوانٍ.
كلمات أساسية
- ارتفاع الطبقة
- سمك كل شريحة مطبوعة؛ الطبقات الأرق تعني تفاصيل أدق لكن بناءً أطول.
- الدعامة
- مادة مؤقتة تسند الأجزاء البارزة أثناء الطباعة وتُزال بعدها.
- البوليمر الضوئي
- راتنج سائل يتصلّب عند تعرضه للضوء، وعادةً الأشعة فوق البنفسجية.
- طبقة المسحوق
- طبقة رقيقة مسطحة من المسحوق تُفرد على منطقة البناء، ثم تُصهر أو تُلصق بشكل انتقائي.
- بركة الانصهار
- البركة الصغيرة من المعدن المنصهر تحت الليزر أو القوس أثناء البناء.
- التلبيد
- تسخين المسحوق حتى ترتبط حبيباته معًا دون أن ينصهر تمامًا.
- الشكل القريب من النهائي
- قطعة تُصنع قريبة من شكلها النهائي، ولا تحتاج إلا إلى تشغيل آلي خفيف.
- المعالجة اللاحقة
- كل ما يُنجز بعد الطباعة، مثل إزالة الدعامات والمعالجة والمعالجة الحرارية والتشغيل الآلي.
جرّبه
سخّر الذكاء الاصطناعي في عملك على CAD.
انمذج القطع، وأنشئ الرسومات، وأتمت العمل المتكرر داخل برنامج CAD الخاص بك.