هل تساءلت يومًا عن سبب اكتساب تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد قوة واستبدال تقنيات التصنيع التقليدية القديمة؟
إذا حاولتَ سرد أسباب هذا التحول، فستبدأ القائمة بالتأكيد بالتخصيص. يبحث الناس عن التخصيص، وهم أقل اهتمامًا بالتوحيد القياسي.
وبفضل هذا التحول في سلوك الناس وقدرة تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على تلبية احتياجات الناس للتخصيص، من خلال التخصيص، أصبحت قادرة على استبدال تقنيات التصنيع التقليدية القائمة على التوحيد القياسي.
المرونة عاملٌ خفيٌّ وراء سعي الناس للتخصيص. ووجود مواد طباعة ثلاثية الأبعاد مرنة في السوق، تُمكّن المستخدمين من تطوير المزيد من الأجزاء المرنة والنماذج الأولية الوظيفية، يُمثّل مصدر سعادةٍ حقيقية لبعض المستخدمين.
تعد الأزياء المطبوعة ثلاثية الأبعاد والأذرع الاصطناعية المطبوعة ثلاثية الأبعاد مثالاً للتطبيقات التي يجب تقدير مرونة الطباعة ثلاثية الأبعاد فيها.
طباعة المطاط ثلاثية الأبعاد مجالٌ لا يزال قيد البحث والتطوير. ولكن حتى الآن، لا تتوفر لدينا تقنية طباعة المطاط ثلاثية الأبعاد، وإلى أن يصبح المطاط قابلاً للطباعة بالكامل، سيتعين علينا البحث عن بدائل.
وحسب الأبحاث، فإن أقرب البدائل للمطاط تُسمى الإيلاستومرات الحرارية اللدنة. هناك أربعة أنواع مختلفة من المواد المرنة، وسنتناولها بالتفصيل في هذه المقالة.
تُعرف مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المرنة هذه باسم TPU، وTPC، وTPA، وSoft PLA. سنبدأ بشرح موجز عن مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المرنة بشكل عام.
ما هو الخيط الأكثر مرونة؟
سيؤدي اختيار الخيوط المرنة لمشروع الطباعة ثلاثية الأبعاد التالي الخاص بك إلى فتح عالم من الاحتمالات المختلفة لمطبوعاتك.
لا يمكنك فقط طباعة مجموعة من الكائنات المختلفة باستخدام خيوط الفليكس الخاصة بك، ولكن أيضًا إذا كان لديك طابعة تحتوي على جهاز بثق مزدوج أو متعدد الرؤوس، فيمكنك طباعة أشياء مذهلة جدًا باستخدام هذه المادة.
يمكن طباعة الأجزاء والنماذج الأولية الوظيفية مثل الصنادل المصممة حسب الطلب، أو رؤوس الكرات المقاومة للتوتر، أو ببساطة مخمدات الاهتزاز باستخدام الطابعة الخاصة بك.
إذا كنت مصمماً على جعل خيوط Flexi جزءاً من طباعة الأشياء الخاصة بك، فمن المؤكد أنك ستنجح في جعل خيالك أقرب إلى الواقع.
مع وجود العديد من الخيارات المتاحة اليوم في هذا المجال، سيكون من الصعب أن نتخيل الوقت الذي مر بالفعل في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد في غياب مادة الطباعة هذه.
بالنسبة للمستخدمين، كانت الطباعة باستخدام الخيوط المرنة آنذاك مُرهقة. يعود هذا الإزعاج إلى عوامل عديدة تمحورت حول حقيقة واحدة مشتركة، وهي أن هذه المواد شديدة الليونة.
إن نعومة مادة الطباعة ثلاثية الأبعاد المرنة تجعل طباعتها باستخدام أي طابعة أمرًا محفوفًا بالمخاطر، وبدلاً من ذلك، كنت بحاجة إلى شيء موثوق به حقًا.
واجهت معظم الطابعات في ذلك الوقت مشكلة دفع تأثير الخيط، لذلك عندما تدفع شيئًا في ذلك الوقت دون أي صلابة من خلال فوهة، فإنه ينحني ويلتوي ويقاومها.
كل من لديه خبرة في صب الخيط من الإبرة لخياطة أي نوع من القماش يمكنه أن يتفاعل مع هذه الظاهرة.
وبعيدًا عن مشكلة تأثير الدفع، فإن تصنيع الخيوط الأكثر نعومة مثل TPE كان مهمة شاقة للغاية، وخاصة مع التسامحات الجيدة.
إذا كنت تأخذ في الاعتبار ضعف التحمل وبدأت في التصنيع، فهناك احتمالات بأن الخيوط التي قمت بتصنيعها قد تخضع لعملية تفصيل وتشويش وبثق رديئة.
لكن الأمور تغيرت، إذ تتوفر حاليًا مجموعة متنوعة من الخيوط اللينة، بعضها يتمتع بخواص مرنة ودرجات متفاوتة من النعومة. من الأمثلة على ذلك خيوط PLA اللينة، وTPU، وTPE.
صلابة الشاطئ
هذا هو المعيار الشائع الذي قد تراه مع مصنعي الخيوط الذين يذكرون بجانب اسم مادة الطباعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بهم.
يتم تعريف صلابة الشاطئ على أنها مقياس مقاومة كل مادة للتجويف.
تم اختراع هذا المقياس في الماضي عندما لم يكن لدى الناس أي مرجع عند الحديث عن صلابة أي مادة.
لذلك، قبل اختراع مقياس صلابة شور، كان على الناس استخدام تجاربهم مع الآخرين لشرح صلابة أي مادة أجروا عليها تجارب، بدلاً من ذكر رقم.
يصبح هذا المقياس عاملاً مهمًا عند التفكير في مادة القالب التي يجب اختيارها لتصنيع جزء من النموذج الأولي الوظيفي.
على سبيل المثال، عندما ترغب في الاختيار بين نوعين من المطاط لصنع قالب من الجبس لراقصة باليه واقفة، فإن صلابة الشاطئ ستخبرك بأن المطاط ذو الصلابة القصيرة 70 أمبير أقل فائدة من المطاط ذو صلابة الشاطئ 30 أمبير.
عادةً أثناء التعامل مع الخيوط، ستعرف أن صلابة الشاطئ الموصى بها للمادة المرنة تتراوح في أي مكان من 100 أمبير إلى 75 أمبير.
حيث من الواضح أن مادة الطباعة ثلاثية الأبعاد المرنة التي تتمتع بصلابة شاطئية تبلغ 100 أمبير ستكون أكثر صلابة من تلك التي تتمتع بصلابة شاطئية تبلغ 75 أمبير.
ما الذي يجب مراعاته عند شراء خيوط مرنة؟
هناك عوامل مختلفة يجب مراعاتها عند شراء أي خيوط، وليس فقط الخيوط المرنة.
يجب أن تبدأ من نقطة مركزية هي الأكثر أهمية بالنسبة لك، شيء مثل جودة المواد التي ستؤدي إلى جزء جيد المظهر من النموذج الأولي الوظيفي.
ثم يجب أن تفكر في الموثوقية في سلسلة التوريد، أي أن المواد التي تستخدمها مرة واحدة للطباعة ثلاثية الأبعاد، يجب أن تكون متاحة بشكل مستمر، وإلا، فسوف ينتهي بك الأمر إلى استخدام أي نهاية محدودة من مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد.
بعد دراسة هذه العوامل، ينبغي أن تفكر في المرونة العالية وتنوع الألوان. فليست كل مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المرنة متوفرة باللون الذي ترغب بشرائه.
بعد أن تأخذ بعين الاعتبار كل هذه العوامل، يمكنك أن تأخذ بعين الاعتبار خدمة العملاء التي تقدمها الشركة والسعر الذي تقدمه مقارنة بالشركات الأخرى في السوق.
سنقوم الآن بإدراج بعض المواد التي يمكنك اختيارها لطباعة جزء مرن أو نموذج أولي وظيفي.
قائمة مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المرنة
تتميز جميع المواد المذكورة أدناه بخصائص أساسية، منها مرونتها وليونتها، ومقاومتها الممتازة للتعب وخواصها الكهربائية الجيدة.
تتميز هذه المواد بقدرة استثنائية على امتصاص الاهتزازات ومقاومة الصدمات. كما تتميز بمقاومتها للمواد الكيميائية والعوامل الجوية، بالإضافة إلى مقاومتها الجيدة للتمزق والتآكل.
جميعها قابلة لإعادة التدوير وتتمتع بقدرة جيدة على امتصاص الصدمات.
المتطلبات الأساسية للطابعة للطباعة باستخدام مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المرنة
هناك بعض المعايير والمعتقدات التي يجب عليك ضبط الطابعة عليها قبل الطباعة باستخدام هذه المواد.
يجب أن يتراوح نطاق درجة حرارة الطارد الخاص بطابعتك بين 210 و260 درجة مئوية، في حين يجب أن يتراوح نطاق درجة حرارة السرير من درجة الحرارة المحيطة إلى 110 درجة مئوية اعتمادًا على درجة حرارة انتقال الزجاج للمادة التي ترغب في طباعتها.
يمكن أن تتراوح سرعة الطباعة الموصى بها أثناء الطباعة باستخدام المواد المرنة من خمسة ملليمترات في الثانية إلى ثلاثين ملليمترًا في الثانية.
يجب أن يكون نظام الطارد الخاص بطابعتك ثلاثية الأبعاد محركًا مباشرًا، ويوصى بأن يكون لديك مروحة تبريد لتسريع عملية المعالجة اللاحقة للأجزاء والنماذج الأولية الوظيفية التي تصنعها.
التحديات أثناء الطباعة باستخدام هذه المواد
بالطبع، هناك بعض النقاط التي يجب الاهتمام بها قبل الطباعة بهذه المواد بناءً على الصعوبات التي واجهها المستخدمون سابقًا.
- من المعروف أن الإيلاستومرات البلاستيكية الحرارية لا يتم التعامل معها بشكل جيد بواسطة أجهزة البثق الخاصة بالطابعة.
-إنها تمتص الرطوبة، لذا توقع أن يتضخم حجم طباعتك إذا لم يتم تخزين الخيوط بشكل صحيح.
- تكون الإيلاستومرات الحرارية البلاستيكية حساسة للحركات السريعة، لذا قد تنثني عند دفعها عبر الطارد.
تي بي يو
TPU هو اختصار لبولي يوريثان البلاستيك الحراري. يحظى هذا المنتج بشعبية كبيرة في السوق، لذا عند شراء خيوط مرنة، من المرجح أن تجده هو المادة التي تستخدمها عادةً مقارنةً بالخيوط الأخرى.
تشتهر في السوق بإظهار صلابة أكبر وإمكانية البثق بسهولة أكبر من الخيوط الأخرى.
تتميز هذه المادة بقوة جيدة ومتانة عالية، وتتمتع بمرونة عالية تتراوح بين ٦٠٠ و٧٠٠٪.
تتراوح صلابة الشاطئ لهذه المادة من 60 أ إلى 55 د. تتمتع بإمكانية طباعة ممتازة، وهي شبه شفافة.
مقاومتها الكيميائية للشحوم والزيوت تجعلها أكثر ملاءمة للاستخدام في الطابعات ثلاثية الأبعاد. تتميز هذه المادة بمقاومة عالية للتآكل.
من المستحسن أن تحافظ على نطاق درجة حرارة الطابعة بين 210 إلى 230 درجة مئوية والسرير بين درجة حرارة غير ساخنة إلى 60 درجة مئوية أثناء الطباعة باستخدام TPU.
سرعة الطباعة، كما ذكر أعلاه، يجب أن تكون بين خمسة وثلاثين ملليمترًا في الثانية، أما بالنسبة لالتصاق السرير فمن المستحسن استخدام شريط كابتون أو شريط الرسام.
يجب أن يكون الطارد محركًا مباشرًا ولا يُنصح باستخدام مروحة التبريد على الأقل للطبقات الأولى من هذه الطابعة.
تي بي سي
وهي اختصار لـ "كوبوليستر بالحرارة البلاستيكية". كيميائيًا، هي إسترات بولي إيثر ذات تسلسل عشوائي متناوب من جليكولات طويلة أو قصيرة السلسلة.
الأجزاء الصلبة من هذا الجزء عبارة عن وحدات إستر قصيرة السلسلة، في حين أن الأجزاء الناعمة عادة ما تكون عبارة عن بولي إيثرات أليفاتية وجليكولات بوليستر.
نظرًا لأن مادة الطباعة ثلاثية الأبعاد المرنة هذه تعتبر مادة ذات جودة هندسية، فهي ليست شيئًا تراه كثيرًا مثل TPU.
يتميز TPC بكثافة منخفضة ونطاق مرونة يتراوح بين 300 و350%. وتتراوح صلابته الشاطئية بين 40 و72 درجة.
يظهر TPC مقاومة جيدة للمواد الكيميائية وقوة عالية مع استقرار حراري جيد ومقاومة لدرجة الحرارة.
أثناء الطباعة باستخدام TPC، يُنصح بالحفاظ على درجة الحرارة في نطاق 220 إلى 260 درجة مئوية، ودرجة حرارة السرير في نطاق 90 إلى 110 درجة مئوية، ونطاق سرعة الطباعة كما هو الحال مع TPU.
ت ب أ
يعتبر البوليمر الكيميائي من TPE والنايلون المسمى بالبولي أميد الحراري عبارة عن مزيج من الملمس الناعم واللامع الذي يأتي من النايلون والمرونة التي تعد نعمة من نعم TPE.
يتميز بمرونة ومرونة عالية في نطاق 370 و 497 بالمائة، مع صلابة شور في نطاق 75 و 63 أمبير.
يتميز بمتانة استثنائية وقابلية طباعة تعادل TPC. كما يتميز بمقاومة جيدة للحرارة وقوة التصاق عالية.
يجب أن تكون درجة حرارة الطارد للطابعة أثناء طباعة هذه المادة في نطاق 220 إلى 230 درجة مئوية، في حين يجب أن تكون درجة حرارة السرير في نطاق 30 إلى 60 درجة مئوية.
يمكن أن تكون سرعة الطباعة الخاصة بطابعتك هي نفسها الموصى بها أثناء طباعة TPU وTPC.
يجب أن يكون التصاق سرير الطابعة قائمًا على مادة PVA ويمكن أن يكون نظام الطارد محركًا مباشرًا بالإضافة إلى Bowden.
وقت النشر: ١٠ يوليو ٢٠٢٣