الانتقال إلى المحتوى الرئيسي
MecAgentMecAgent
الدرس 8.6التشكيل الأوليالفصل 8 · التصنيع الإضافي

نفث المادة (PolyJet)

ينفث قطرات من الراتنج ويعالجها بالأشعة فوق البنفسجية (نفث المادة)

يعمل نفث المادة مثل طابعة نافثة للحبر، لكن «حبرها» بلاستيك سائل يتصلّب تحت الأشعة فوق البنفسجية (UV). تتراكم آلاف الطبقات الرقيقة من القطرات في جسم صلب. وتصنع PolyJet، وهي النسخة الأشهر، نماذج أولية تبدو وتُحسّ كمنتجات حقيقية: ملونة وشفافة وطرية الملمس في طبعة واحدة.

نفث المادة (PolyJet): صورة حقيقية
الصورة: Varinex, CC BY-SA 4.0, عبر Wikimedia Commons
رؤوس الطباعة تنفث قطرات صغيرة من الراتنج، والأشعة فوق البنفسجية تصلّب كل طبقة دفعة واحدةمنظر جانبي لطابعة نفث المادة أثناء مرور واحدكتلة الطباعة تتحرك ذهابًا وإيابًاضوء UVيعالج الطبقةمصباح UVأسطوانةرؤوس الطباعةمصباح UVراتنجقطراتدعامة هلامية(يُغسل لاحقًا)القطعة المطبوعةصينية البناءالصينية تنزل طبقة(نحو 0.016–0.03 mm)12345القطعة المطبوعةراتنج سائل ودعامة هلاميةضوء UVقطع الآلة
طابعة PolyJet · منظر جانبي، 5 خطواتتُظهر الصورة كتلة الطباعة في منتصف المرور؛ وتطابق الأرقام المحاطة بدوائر الخطوات أدناه.

كيف تعمل

  1. انفث القطرات. تجتاح كتلة الطباعة صينية البناء. تطلق رؤوس الطباعة (رؤوس نافثة بمئات الفوهات) قطرات من البوليمر الضوئي (راتنج يتصلّب بالضوء) حيث تحتاج الطبقة إلى مادة. وقد تطلق رؤوس مختلفة راتنجات مختلفة في المرور نفسه.

  2. سوِّ الطبقة. تكشط أسطوانة القطرات الرطبة فتسوّيها، فيكون لكل طبقة السمك نفسه تمامًا.

  3. عالجها بالأشعة فوق البنفسجية. مصابيح UV على طرفي الكتلة. تغمر الطبقة الجديدة بالأشعة فوق البنفسجية فتتصلّب تقريبًا فورًا.

  4. الإنزال والتكرار. تنخفض الصينية بمقدار طبقة، نحو 0.016–0.03 مم، وتقوم الكتلة بمرورها التالي. تحتاج القطعة إلى آلاف المرورات، فحتى القطع الصغيرة تستغرق ساعات.

  5. اغسل الدعامة. تحت الأجزاء المتدلية، نفثت فوهات أخرى دعامة هلامية طرية (مادة مؤقتة تسند القطعة). وبعد الطباعة تُزيلها بنفاث ماء أو بالنقع.

حقائق أساسية

المواد
بوليمرات ضوئية أساسها الأكريليك: راتنجات صلبة ومطاطية وشفافة وملونة بالكامل، إضافة إلى دعامة هلامية. يمكن مزج راتنجين قطرة بقطرة للحصول على صلابة متوسطة
القطع النموذجية
نماذج أولية للشكل والملمس، ومقابض طرية، وأغلفة شفافة، ونماذج تشريحية وسنية
حجم القطعة
من بضعة مليمترات إلى نحو 0.5 م في معظم الآلات؛ وأكبرها يبلغ نحو 1 م
الدقة
نحو ±0.1 مم في الميزات الصغيرة، وحتى نحو ±0.2 مم عبر قطعة كبيرة
تشطيب السطح
أملس جدًا بالكاد تُرى طبقاته؛ لامع أو مطفأ بحسب مكان ملامسة الدعامة
حجم الدفعة المناسب
قطع مفردة ودفعات صغيرة، نحو 1 إلى 100 قطعة
كلفة العدّة والآلة
بلا عُدد. الطابعات تكلّف من عشرات الآلاف إلى عدة مئات الآلاف من الدولارات؛ والراتنج أغلى بكثير للكيلوغرام من خيط FDM
السرعة
قطعة بحجم راحة اليد تستغرق بضع ساعات؛ وصينية كاملة تعمل عادةً طوال الليل

نقاط القوة والحدود

نقاط القوة

  • مواد صلبة ومطاطية وشفافة وملونة في طبعة واحدة
  • تفاصيل دقيقة جدًا وأسطح ملساء مباشرة من الطابعة
  • بلا عُدد: تغيير التصميم لا يعدو ملفًا جديدًا
  • قطع صغيرة كثيرة يمكن أن تتشارك صينية واحدة وتشغيلة واحدة

الحدود

  • القطع أضعف وأهشّ من البلاستيك المقولَب
  • تصفرّ الراتنجات وتهشّ في ضوء الشمس ومع التقادم
  • الطابعات والراتنجات غالية، والدعامة الهلامية مادة مهدورة
  • لا يناسب القطع الحاملة للأحمال أو الساخنة

أين تُستخدم

  • المنتجات الاستهلاكيةنماذج أولية للشكل والملمس للهواتف وأجهزة التحكم وفرش الأسنان بمقابض طرية
  • الطبنماذج تشريحية لتخطيط الجراحة، بأنسجة طرية وصلبة من مواد مختلفة
  • طب الأسناننماذج أسنان ومرشدات جراحية
  • السياراتنماذج أولية للوحات القيادة والداخليات بألوان وملامس حقيقية
  • التصنيعحشوات قوالب حقن للسلاسل القصيرة، والقوالب المساعدة والتثبيتات
  • الأزياء والتصميمنماذج أولية للنظارات والأحذية؛ وطباعة مباشرة على القماش

كيف تتعرف عليها

  • مواد عدة في قطعة واحدة بلا وصلات: جسم صلب يصير مطاطيًا أو شفافًا بلا مفصل أو خط لصق.
  • أسطح ملساء جدًا؛ خطوط الطبقات يصعب رؤيتها، حتى على المنحنيات.
  • مناطق لامعة ومطفأة في القطعة نفسها: المناطق المطفأة هي حيث لامست الدعامة الهلامية.
  • قطع بألوان كاملة مع ملامس وملصقات وتدرجات ألوان مطبوعة.

قارنها بـ

شاهدها

Stratasys · صانع PolyJet يشرح القطرات والمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية والدعامة

Protolabs · رسوم متحركة لرؤوس الطباعة ومصابيح UV والدعامة الهلامية أثناء العمل

TriMech · آلات PolyJet حقيقية وأنواع القطع التي تصنعها

Proto3000 · لقطات قريبة لقطع مطبوعة شفافة وطرية وملونة بالكامل

شاهد صورًا حقيقية

تذكّر

  • يبني نفث المادة القطع من قطرات راتنج سائل تُصلَّب طبقة بطبقة بالأشعة فوق البنفسجية.
  • قدرته الخارقة هي مزج المواد الصلبة والمطاطية والشفافة والملونة في طبعة واحدة.
  • استخدمه للنماذج الأولية والنماذج الواقعية، لا للقطع القوية طويلة العمر.

المزيد في التصنيع الإضافي

كل العمليات المئة
8.1مقطع قصيرFDM (النمذجة بالترسيب المنصهر)يبثق خيط بلاستيك منصهر عبر فوهة متحركة (بثق المادة)افتح الدرس8.2الطباعة الحجرية المجسمة (SLA/DLP)تصلّب الراتنج السائل طبقة بعد طبقة بليزر أو بجهاز عرض (البلمرة الضوئية في حوض)افتح الدرس8.3التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS)ليزر يصهر مسحوق النايلون في سرير؛ والمسحوق السائب يسند القطعة (اندماج سرير المسحوق)افتح الدرس8.4الصهر بالليزر لطبقة المسحوق (معدن، SLM/DMLS)ليزر يصهر طبقات رقيقة من مسحوق المعدن (دمج طبقة المسحوق)افتح الدرس8.5نفث الرابطرؤوس نفث الحبر تلصق المسحوق، ثم تُعالج القطعة أو تُلبَّد (نفث الرابط)افتح الدرس8.7الترسيب بالطاقة الموجّهة (DED/LMD)ليزر يصهر حوضًا على القطعة؛ ومسحوق منفوخ يضيف المعدن (الترسيب بالطاقة الموجّهة)افتح الدرس8.8التصنيع الإضافي بالقوس والسلك (WAAM)روبوت لحام يرصّ سلكًا منصهرًا بالقوس على شكل خرزات (الترسيب بالطاقة الموجّهة)افتح الدرس8.9التصنيع الإضافي بالموجات فوق الصوتية (UAM)اهتزاز فوق صوتي يلحم رقائق معدنية دون صهر، ثم تقلّمها آلة تفريز (تصفيح الصفائح)افتح الدرس8.10الطباعة الحجمية (CAL)ضوء من كل زاوية يعالج قارورة راتنج تدور دفعة واحدة (الطباعة الحجمية)افتح الدرس

جرّبه

سخّر الذكاء الاصطناعي في عملك على CAD.

انمذج القطع، وأنشئ الرسومات، وأتمت العمل المتكرر داخل برنامج CAD الخاص بك.