الدرس 8.5التشكيل الأوليالفصل 8 · التصنيع الإضافي

نفث الرابط

رؤوس نفث الحبر تلصق المسحوق، ثم تُعالج القطعة أو تُلبَّد (نفث الرابط)

يبني نفث الرابط القطعة بفرد طبقات رقيقة من المسحوق وطباعة غراء سائل، يُسمى الرابط، على كل طبقة برأس نفث حبر. يعمل تقريبًا كالطابعة المكتبية، لكن بالمسحوق بدل الورق. وهو مهم لأنه من أسرع طرق طباعة القطع المعدنية على دفعات، وتستخدمه المسابك لطباعة قوالب الرمل للسباكة.

الصورة: Oak Ridge National Laboratory, CC BY 2.0, عبر Wikimedia Commons

صندوق البناء في نفث الرابط بمقطع عرضي، مع إزالة المسحوق والتلبيد في الفرنالأرقام المدوّرة تطابق الخطوات أدناه؛ وتتكرر الخطوات من 2 إلى 4 لكل طبقة.

كيف تعمل

تقطيع النموذج. يقطّع البرنامج النموذج ثلاثي الأبعاد إلى طبقات رقيقة. ويمكن رصّ القطع بإحكام وتكديسها، لأن المسحوق يسندها.
فرد طبقة. يرتفع مكبس التغذية وتفرد أداة إعادة الطلاء (أسطوانة أو شفرة) طبقة رقيقة منتظمة من المسحوق، عادةً 0.05–0.1 mm للمعادن.
نفث الرابط. يمرّ رأس طباعة نفث الحبر ويُسقط قطيرات صغيرة من الرابط حيث يجب أن تكون شريحة القطعة فقط. تلتصق الحبيبات المغرّاة معًا، وتبقى البقية سائبة.
الإنزال والتكرار. ينخفض صندوق البناء بمقدار طبقة وتتكرر الدورة حتى يمتلئ الصندوق. لا حاجة إلى ليزر أو حرارة أثناء الطباعة.
المعالجة وإزالة المسحوق. يُسخَّن الصندوق ليتصلب الرابط، ثم يُنظَّف المسحوق السائب بالفرشاة والنفخ ويُعاد استخدامه. تكون القطع «الخضراء» الملصقة هشة كالطبشور.
التلبيد في الفرن. تدخل القطع المعدنية فرنًا قرب درجة انصهارها، فيحترق الرابط وتندمج الحبيبات. وتنكمش القطعة بنحو 15–20% في كل اتجاه أثناء تكثّفها.

حقائق أساسية

المواد: فولاذ مقاوم للصدأ، فولاذ العدد، نحاس ومعادن أخرى؛ رمل المسابك؛ السيراميك؛ الجبس للنماذج الملوّنة بالكامل
القطع النموذجية: قطع معدنية صغيرة على دفعات، قوالب وقلوب رملية للسباكة، قطع سيراميكية، تماثيل ملوّنة
حجم القطعة: القطع المعدنية عادةً بحجم قبضة اليد أو أصغر؛ وطابعات الرمل تبني صناديق يصل طولها إلى عدة أمتار
الدقة: المعدن: نحو ±1–2% بعد التلبيد بسبب الانكماش؛ قوالب الرمل: نحو ±0.3 mm
تشطيب السطح: مطفأ وحبيبي قليلًا، كالمسبوكات الدقيقة؛ وغالبًا يُرشّ بالرمل أو يُصقل
حجم الدفعة المناسب: من مئات إلى عشرات الآلاف من القطع المعدنية الصغيرة؛ ومن قالب رملي واحد إلى سلاسل صغيرة
كلفة العدّة والآلة: لا عدّة؛ والآلات مع الأفران تكلّف من بضع مئات الآلاف إلى أكثر من مليون دولار
السرعة: الطباعة سريعة، وغالبًا ساعات لصندوق كامل، لكن المعالجة والتلبيد تضيفان يومًا أو أكثر

نقاط القوة والحدود

نقاط القوة

طباعة سريعة لصندوق كامل من القطع، دون دعامات
لا حرارة أثناء الطباعة، فلا التواء ولا إجهادات محبوسة
يطبع قوالب وقلوب الرمل دون نموذج، مباشرة من ملف
كلفة أقل للقطعة المعدنية من الصهر بالليزر على سرير المسحوق عند الكميات الكبيرة

الحدود

تنكمش القطع أثناء التلبيد، فيصعب تحقيق تفاوتات ضيقة
القطع الخضراء هشة وتحتاج إلى تعامل حذر
قد تبقى بعض المسامية، فقد تقل المتانة عن المعدن المنصهر بالكامل
الجدران الرقيقة والقطع المسطحة الكبيرة قد تتدلى أو تتشوه في الفرن

أين تُستخدم

المسابكقوالب وقلوب رملية لكتل المحركات وأغلفة المضخات والنماذج الأولية
السياراتحوامل ووصلات معدنية صغيرة؛ قوالب للقطع المسبوكة
السلع الاستهلاكيةقطع فولاذية للأقفال والأدوات والنظارات على دفعات
الصناعةدفّاعات المضخات، الفوهات، القطع الخزفية
الفن والتصميمتماثيل ملوّنة بالكامل ونماذج معمارية من الجبس

كيف تتعرف عليها

سطح مطفأ وحبيبي قليلًا، يشبه المسبوكات الدقيقة أو المعدن الملبَّد.
لا علامات دعامات، وقطع تبدو بحواف ناعمة قليلًا.
على قوالب الرمل: ملمس رملي هش مع درجات خفيفة على المنحنيات.
قطع معدنية صغيرة جدًا مصنوعة في دفعات كبيرة متطابقة.

قارنها بـ

الصهر بالليزر على سرير المسحوق8.4يصهر مسحوق المعدن بالليزر بدل لصقه؛ قطع أكثر كثافة ودون انكماش، لكن أبطأ وأغلى.قولبة المعادن بالحقن (MIM)9.2ينتج أيضًا قطعًا خضراء تُلبَّد؛ يحتاج إلى قالب، لكنه أرخص عند الكميات الكبيرة جدًا.السباكة بالرمل1.1يمكن لنفث الرابط طباعة قوالبها مباشرة، دون نموذج خشبي أو معدني.

شاهدها

Mars Gadgets · طبقة المسحوق ورابط نفث الحبر والتلبيد، للمبتدئين

AM Media | The Cool Parts Show · صحفيون صناعيون يتحدثون عن نفث الرابط وخطوة التلبيد

CATI: Computer Aided Technology is now GoEngineer · عرض لطابعة مع إزالة المسحوق عن القطع الخضراء

voxeljet · قوالب وقلوب رملية مطبوعة، ثم صبّ المعدن

شاهد صورًا حقيقية

ويكيبيديا: نفث الرابط — خطوات العملية والمواد والتاريخ؛ نص في الأساس
ويكيبيديا: عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد — مقارنة نفث الرابط بعمليات التصنيع الإضافي الأخرى
البحث عن الصور في ويكيميديا كومنز

تذكّر

يلصق نفث الرابط المسحوق بقطيرات نفث الحبر طبقةً بعد طبقة، دون حرارة أثناء الطباعة.
تخرج القطع المعدنية هشة ويجب تلبيدها في فرن حيث تنكمش.
يناسب دفعات القطع المعدنية الصغيرة وقوالب الرمل المطبوعة للسباكة.