3D Printing vs. CNC Machining: What’s the Best Way to Make Your Parts?

الطباعة ثلاثية الأبعاد و التصنيع الآلي باستخدام الحاسب الآلي قد تبدو متشابهة في البداية. كلاهما يأخذ تصميمًا حاسوبيًا ويحوله إلى كائن حقيقي. ولكن الطريقة التي يعملان بها مختلفة جدًا. ستشرح هذه المقالة كل شيء عن الطباعة ثلاثية الأبعاد مقابل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC). سنرى ما هما، وما هو جيد وسيء فيهما، وكيفية اختيار الأنسب لعملك. من المهم فهمهما إذا كنت تصنع جزء اختبار واحد فقط أو أجزاء كثيرة.

ما هو الطباعة ثلاثية الأبعاد وكيف تعمل؟

هل تساءلت يومًا كيف يمكن للطابعة ثلاثية الأبعاد أن تصنع شيئًا من لا شيء؟ الطباعة ثلاثية الأبعاد، والمعروفة أيضًا باسم التصنيع بالإضافة، تبني الأشياء طبقة واحدة في كل مرة. فكر في البناء باستخدام مكعبات LEGO، مكعب واحد تلو الآخر. تقوم الطابعة ثلاثية الأبعاد بشيء من هذا القبيل، ولكن بمواد مثل البلاستيك أو المعدن. يبدأ بنموذج ثلاثي الأبعاد على جهاز كمبيوتر. تقطع الطابعة نموذج الكمبيوتر إلى شرائح رقيقة. ثم تطبعها واحدة فوق الأخرى حتى يكتمل الجزء. تسمى هذه العملية بالتصنيع بالإضافة لأن المادة تضاف لصنع الجزء.

هناك أنواع قليلة من تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد. الأكثر شيوعًا هو نمذجة الترسيب المنصهر (FDM). تعمل طابعة FDM ثلاثية الأبعاد عن طريق صهر خيط بلاستيكي ودفعه للخارج من خلال طرف صغير، مثل مسدس الغراء الساخن. يتم وضع هذا البلاستيك المنصهر طبقة تلو الأخرى لصنع الشيء النهائي. نوع آخر هو التصليد الضوئي (SLA)، الذي يستخدم الليزر لتحويل البلاستيك السائل إلى جزء صلب. يوجد أيضًا تلبيد الليزر الانتقائي (SLS)، الذي يستخدم الليزر لصهر المسحوق ولصقه معًا. كل طريقة طباعة جيدة في أشياء مختلفة. لكنهم جميعًا يبنون الأشياء طبقة تلو الأخرى. تعتبر عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد أداة رائعة لصنع أشكال معقدة. هذا يجعل الطباعة ثلاثية الأبعاد رائعة لصنع تصميمات مفصلة.

ما هي آلة CNC وكيف تعمل؟

إذن، كيف تختلف آلة CNC عن الطابعة ثلاثية الأبعاد؟ آلة CNC، وهي اختصار لـ "التحكم العددي بالكمبيوتر"، تعمل في الاتجاه المعاكس. إنه نوع من التصنيع الطرحي. بدلاً من إضافة المواد، تبدأ آلة CNC بكتلة صلبة من المواد، تسمى قطعة خام. إنها تقطع ما ليس ضروريًا لإظهار الجزء النهائي. فكر في فنان ينحت تمثالًا من كتلة من الحجر. هذا هو في الأساس ما تفعله آلة CNC، ولكن بدقة وتحكم مذهلين.

يبدأ العمل بنموذج ثلاثي الأبعاد، تمامًا كما هو الحال مع الطابعة ثلاثية الأبعاد. يتم تحويل هذا النموذج إلى تعليمات تسمى G-code. يمكن لآلة CNC قراءة هذه التعليمات. تخبر هذه التعليمات أدوات القطع إلى أين تتحرك وكيف تقطع المادة. يمكن لآلة CNC استخدام أدوات مختلفة مثل المثاقب والقواطع لصنع شكل الجزء. تُعرف هذه الطريقة في صنع الأشياء بأنها دقيقة للغاية. يمكن أن تعمل أيضًا مع أنواع عديدة من المواد، بما في ذلك المعادن والبلاستيك والخشب. كونها دقيقة للغاية هو ميزة كبيرة لآلة CNC. عادةً ما يكون التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) أكثر دقة من الطباعة ثلاثية الأبعاد.

طباعة ثلاثية الأبعاد مقابل CNC: الفرق الأساسي هو الإضافة مقابل الطرح

أكبر فرق بين الطباعة ثلاثية الأبعاد وآلة CNC هو طريقة صنع الأشياء. الطباعة ثلاثية الأبعاد هي عملية تصنيع بالإضافة. إنها تبني الأشياء عن طريق إضافة المواد طبقة تلو الأخرى. يتيح لك ذلك عمل أشكال معقدة للغاية ورائعة. سيكون من الصعب أو المستحيل صنع هذه الأشكال بطرق أخرى. نظرًا لأنك تضيف فقط المواد التي تحتاجها، غالبًا ما يكون هناك نفايات أقل.

من ناحية أخرى، فإن التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) هو عملية تصنيع طرحية. يبدأ بكتلة صلبة من المواد ويزيل، أو يطرح، المواد لصنع الشكل النهائي. هذه الطريقة رائعة لصنع أجزاء قوية وطويلة الأمد وناعمة الملمس. يقطع التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) المواد، مما يؤدي إلى النفايات. لكن الأجزاء التي تصنعها عادة ما تكون قوية جدًا.

متى يجب علي استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

إذن، متى تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد هي الخيار الصحيح؟ الطباعة ثلاثية الأبعاد مثالية لصنع نماذج اختبار سريعة (نماذج أولية). إذا كانت لديك فكرة جديدة وترغب في عمل نموذج حقيقي بسرعة للتحقق من شكله وكيفية ملاءمته، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد هي عادةً الطريقة الأسرع والأرخص. يمكنك الاحتفاظ بالنموذج الأولي في غضون ساعات قليلة فقط. هذا يجعل الطباعة ثلاثية الأبعاد مساعدة كبيرة عند صنع منتجات جديدة.

تعتبر الطباعة ثلاثية الأبعاد رائعة أيضًا للتصميمات المعقدة. إذا كان الجزء الخاص بك يحتوي على مسارات رائعة بالداخل أو مساحات فارغة أو أشكال متعرجة، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد تمنحك مزيدًا من الحرية في تصميمه. يمكن أن تجد آلة CNC صعوبة بالغة أو مستحيلة في صنع هذه الأشياء. القدرة على صنع مثل هذه الأجزاء المعقدة هي ميزة كبيرة لتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد. عادة ما تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد أفضل إذا كنت تحتاج فقط إلى عدد قليل من الأجزاء أو جزء خاص واحد.

متى يكون من الأفضل استخدام التصنيع باستخدام الحاسب الآلي؟

الآن، دعنا نتحدث عن متى يجب عليك استخدام التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC). إذا كنت بحاجة إلى أجزاء دقيقة للغاية ويجب أن يكون لها حجم مثالي (تفاوت ضيق)، فعادة ما يكون التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) هو الخيار الأفضل. يمكن أن تكون آلة CNC أكثر دقة من معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد. هذا مهم جدًا للأجزاء التي يجب أن تتناسب معًا تمامًا أو تعمل تحت الضغط.

يعد التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) أيضًا الطريقة الرئيسية لصنع أجزاء قوية وطويلة الأمد، خاصة من المعدن. يتم قطع الأجزاء من كتلة صلبة. لذلك، ليس لديهم نقاط ضعف بين الطبقات مثل الجزء المطبوع ثلاثي الأبعاد. عندما تحتاج إلى أجزاء معدنية قوية، فإن آلة CNC هي الخيار الأفضل. يمكن لآلات CNC استخدام المزيد من أنواع المواد. وهذا يشمل المعادن القوية جدًا والبلاستيك الخاص. غالبًا ما يكون التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) أقل تكلفة لكل جزء عندما تصنع الكثير منها.

كيف تقارن مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد بمواد CNC؟

المواد التي يمكنك صنع الأجزاء منها هي صفقة كبيرة عند الاختيار بين الطباعة ثلاثية الأبعاد و CNC. المواد الخاصة بالطباعة ثلاثية الأبعاد أفضل بكثير الآن. يمكنك الآن الحصول على طباعة ثلاثية الأبعاد في أنواع مختلفة من البلاستيك مثل ABS و PLA. يمكنك أيضًا الطباعة ببعض المعادن والراتنجات. ولكن، لا يزال هناك عدد أقل من خيارات المواد للطباعة ثلاثية الأبعاد مقارنة بالتصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC).

يمكن لآلة CNC العمل مع عدد كبير من المواد. وهذا يشمل العديد من المعادن مثل الألومنيوم والفولاذ والتيتانيوم. ويشمل أيضًا البلاستيك والخشب والمواد المختلطة الأخرى. القدرة على استخدام العديد من المواد هي ميزة كبيرة للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC). إذا كان الجزء الخاص بك بحاجة إلى أن يكون مصنوعًا من مادة خاصة، فمن المرجح أن تتمكن آلة CNC من صنعه. غالبًا ما تكون المواد المستخدمة في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) أقوى وتدوم لفترة أطول من المواد المستخدمة في الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد.

ما هي الدقة والتفاوت في الطباعة ثلاثية الأبعاد والتحكم الرقمي الحاسوبي؟

أن تكون دقيقًا وأن يكون لديك الحجم المناسب أمر مهم جدًا عند صنع الأشياء. التسامح يعني مقدار حجم الجزء الذي يمكن أن يكون غير دقيق قليلاً ولا يزال على ما يرام. يُعرف التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) بأنه دقيق للغاية وله تفاوت ضيق. يمكن لآلة CNC صنع أجزاء دقيقة جدًا وكلها متشابهة. يمكنك الحصول على أحجام صحيحة في حدود ± 0.001 بوصة باستخدام آلة CNC.

يمكن أن يتغير مدى دقة الطباعة ثلاثية الأبعاد بناءً على نوع الطابعة التي تستخدمها. يمكن أن تكون الطابعات ثلاثية الأبعاد الصناعية الكبيرة باهظة الثمن دقيقة للغاية. لكنها عادة ليست دقيقة مثل آلة CNC. نظرًا لأن الطباعة ثلاثية الأبعاد تبني في طبقات، يمكن أن يكون لسطح الجزء خطوط يمكنك رؤيتها. قد لا يكون سلسًا تمامًا. بالنسبة للوظائف التي تحتاج فيها إلى سطح أملس جدًا وحجم مثالي، عادةً ما يكون التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) هو الخيار الأفضل.

١. الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن مقابل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي: أيهما أفضل للأجزاء المعدنية؟

يتحدث الناس كثيرًا عن الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية مقابل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) للأجزاء المعدنية. الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية هي تقنية جديدة وسريعة النمو. يتيح لك صنع أجزاء معدنية معقدة لا يمكن لآلة CNC صنعها. فكر في الأجزاء الخفيفة ذات الأنماط الشبيهة بالشبكة من الداخل. هذا يساعد بشكل كبير في مجالات مثل بناء الطائرات وفي الطب.

ولكن، لا تزال الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية جديدة جدًا وتكلف الكثير. لا يزال التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) هو الطريقة الرئيسية لصنع معظم الأجزاء المعدنية. يمكن لآلة CNC صنع أجزاء معدنية أقوى وأكثر دقة وأكثر سلاسة من معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد المعدنية. بالنسبة لمعظم الوظائف التي تحتاج إلى أجزاء معدنية، يعد التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) هو الخيار الأذكى والأرخص. مع تحسن تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية، يمكن أن يتغير هذا لاحقًا.

ما هو الفرق في التكلفة بين طباعة ثلاثية الأبعاد وجزء آلة CNC؟

التكلفة مهمة دائمًا للتفكير فيها. إذا كنت تحتاج فقط إلى جزء اختبار واحد أو عدد قليل من الأجزاء، فغالبًا ما تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد أرخص. وذلك لأنه لا يكلف الكثير للبدء. أنت فقط بحاجة إلى نموذج ثلاثي الأبعاد والطابعة. تعتمد تكلفة الطباعة ثلاثية الأبعاد في الغالب على كمية المواد التي تستخدمها.

ومع ذلك، يمكن أن يكلف التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) أكثر للإعداد في البداية. وذلك لأنك قد تحتاج إلى أدوات ومشابك خاصة لتثبيت الجزء. ولكن بمجرد أن تكون الآلة جاهزة، ينخفض سعر كل جزء كثيرًا إذا صنعت المزيد منها. عند صنع الكثير من الأجزاء، عادة ما يكون التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) أرخص من الطباعة ثلاثية الأبعاد. مدى تعقيد الجزء مهم أيضًا. قد يكون الجزء المعقد جدًا أرخص للطباعة ثلاثية الأبعاد، حتى لو كنت بحاجة إلى الكثير. وذلك لأنه سيكون من الصعب جدًا ويستغرق وقتًا طويلاً صنعه باستخدام آلة CNC.

كيف أحدد الأفضل لمشروعي؟

يعتمد الاختيار بين الطباعة ثلاثية الأبعاد وآلة CNC حقًا على ما يحتاجه مشروعك. لا يوجد خيار "أفضل" واحد. تحتاج إلى التفكير في بعض الأشياء لاتخاذ الخيار الصحيح. ما هي أفضل طريقة لاتخاذ هذا الخيار؟ اسأل نفسك هذه الأسئلة.

أولاً، فكر في الغرض من الجزء الخاص بك. هل هو نموذج اختبار سريع لمعرفة كيف يبدو ويشعر؟ أم أنه جزء عامل يحتاج إلى أن يكون قويًا وطويل الأمد؟ بالنسبة لنموذج اختبار بسيط، عادة ما تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد هي الخيار الأفضل. بالنسبة للجزء العامل، قد تكون آلة CNC أكثر ملاءمة. يعد الاختيار بين الطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) اختيارًا مهمًا للغاية.

١. أشياء أساسية يجب تذكرها:

• الطباعة ثلاثية الأبعاد (التصنيع بالإضافة) تبني الأجزاء في طبقات وهي رائعة للتصميمات المعقدة ونماذج الاختبار السريعة (النماذج الأولية).
• التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) (التصنيع الطرحي) يقطع الأجزاء من كتلة صلبة وهو رائع لصنع أجزاء قوية ودقيقة.
• بالنسبة لـ النماذج الأولية، غالبًا ما تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد أسرع وأرخص.
• بالنسبة للأجزاء التي تحتاج إلى أن تكون دقيقة للغاية ولها حجم مثالي، عادة ما يكون التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) هو الخيار الأفضل.
• عندما يتعلق الأمر ب المواد، يمكن لآلة CNC استخدام المزيد من أنواع المواد، وخاصة المعادن القوية جدًا.
• بالنسبة لـ الأشكال المعقدة والأجزاء الداخلية الرائعة، تمنحك الطباعة ثلاثية الأبعاد مزيدًا من الحرية في تصميمك.
• عند صنع الكثير من الأجزاء، غالبًا ما يكون التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) أرخص لكل جزء.
• يعتمد الاختيار بين الطباعة ثلاثية الأبعاد مقابل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) على احتياجاتك لشكل الجزء والمادة ومدى دقته وعدد الأجزاء التي تحتاجها.