ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد FDM (النمذجة بالترسيب المنصهر)

النمذجة بالترسيب المنصهر (FDM) هو الأكثر شعبية الطباعة ثلاثية الأبعاد التكنولوجيا المستخدمة من قبل ما يقرب من 70% من الطابعات ثلاثية الأبعاد المكتبية في جميع أنحاء العالم. إنها طريقة يسهل الوصول إليها وفعالة من حيث التكلفة لإنشاء مجموعة واسعة من الكائنات، من النماذج الأولية إلى الأجزاء الوظيفية. يشرح هذا الدليل كيفية عمل FDM وتطبيقاتها وفوائدها وقيودها ومقارنتها بطرق الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى.

كيف يعمل FDM

تقوم FDM ببناء الأجسام عن طريق ترسيب البلاستيك المذاب طبقة تلو الأخرى. إليك العملية:

1. إنشاء تصميم ثلاثي الأبعاد باستخدام برنامج CAD.
2. تصدير التصميم على هيئة ملف STL.
3. الاستخدام برنامج التقطيع (مثل Cura و PrusaSlicer) لتحويل STL إلى تعليمات طابعة.
4. إن الطابعة السخونة خيوط بلاستيكية إلى الحالة المنصهرة.
5. A فوهة بثق البلاستيك المنصهر في أنماط دقيقة.
6. تقوم الطابعة ببناء الكائن طبقة تلو الأخرىبحيث تكون كل طبقة رقيقة مثل 0.1-0.3 مم (بسُمك الورق تقريباً).

الأجزاء الرئيسية لطابعة FDM

• الطارد: تغذية الفتيل في الطرف الساخن
• نهاية ساخنة: إذابة الفتيل (عادةً عند 180-260 درجة مئوية)
• بناء اللوحة: السطح الذي يتشكل فيه الجسم
• بكرة الفتيل: يحمل خيوط البلاستيك

تُشبه آلية تبادل حراري متعدد الأبعاد مسدس الغراء الساخن الذي يتم التحكم فيه بالكمبيوترتشكيل البلاستيك المنصهر بدقة إلى مجسم ثلاثي الأبعاد.

المواد المستخدمة في التصنيع الآلي المباشر

تدعم طابعات FDM مجموعة متنوعة من خيوط لدن بالحرارةلكل منها خصائص فريدة من نوعها:

• PLA: قابلة للتحلل الحيوي، نباتية، صديقة للمبتدئين
• ABS: قوية ولكنها تتطلب غرفة بناء ساخنة
• PETG: يوازن بين القوة وسهولة الاستخدام
• TPU: مرنة ومثالية للأجزاء المرنة
• مركبات ألياف الكربون: خفيفة الوزن وعالية القوة للتطبيقات المتقدمة

تشمل الخيوط المتخصصة ما يلي مطعمة بالمعدن (للتشطيبات المعدنية) و درجة حرارة عالية البلاستيك (مثل PEEK للظروف القاسية).

فيما تُستخدم آلية التصنيع الآلي المباشر

تُعد FDM متعددة الاستخدامات وتخدم الصناعات والهواة على حد سواء:

• السيارات: تستخدم بي إم دبليو FDM لـ النماذج الأولية السريعةتقليل وقت الإنتاج من خلال 90%.
• الطيران والفضاء: مطبوعات ناسا أجزاء خفيفة الوزنحتى ولاعة 30% من المكافئات المعدنية.
• الطب الباطني: مخصص الأطراف الصناعيةوالأدلة الجراحية ونماذج الأسنان.
• المستهلك: الألعاب، والإصلاحات المنزلية (مثل استبدال المقابض)، والنماذج التعليمية.
• النماذج الأولية: اختبار التصاميم قبل الالتزام بها التفريز باستخدام الحاسب الآلي الرقمي أو القولبة بالحقن.

تتفوق FDM في إنشاء النماذج الأولية الوظيفية و الأجزاء منخفضة الحجم.

الأشياء الجيدة والسيئة في آلية التمويل الأجنبي المباشر

أشياء جيدة:

• بأسعار معقولة: تبدأ طابعات المبتدئين من $200.
• نطاق واسع من المواد: حول 40 لوناً والأنواع المتاحة.
• سهل الاستخدام: متاحة للمبتدئين، بما في ذلك الأطفال.
• عملية الإضافة: يكمل طرق الطرح مثل تصنيع القِطع باستخدام الحاسب الآلي بنظام التحكم الرقمي.

أشياء سيئة

• خطوط الطبقة المرئية: قد تبدو الأسطح خشنة.
• قوة متباينة الخواص: تكون الأجزاء أضعف على طول خطوط الطبقات (30-50% أقل قوة من الأجزاء المقولبة).
• الالتواء: قد تتشوه المطبوعات الكبيرة أثناء التبريد.
• دقة أقل: أقل دقة من طرق الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى مثل SLA.

FDM مقابل أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى

الطباعة الحجرية المجسمة (FDM) مقابل الطباعة الحجرية المجسمة (SLA)

• جيش تحرير السودان: يستخدم ضوء الأشعة فوق البنفسجية لمعالجة الراتنج السائل، مما ينتج عنه أكثر سلاسة, أكثر تفصيلاً الأجزاء.
• FDM: العروض أقوى, أرخص أجزاء ولكن بطبقات مرئية.
• حالة الاستخدام: SLA للنماذج المعقدة (مثل المجوهرات)؛ FDM للأجزاء الوظيفية.

التلبيد الانتقائي بالليزر FDM مقابل SLS (التلبيد الانتقائي بالليزر)

• SLS: يقوم الليزر بدمج المواد المسحوقة بالليزر، مما يلغي الحاجة إلى يدعم.
• FDM: ميسورة التكلفة، ولكنها تتطلب دعامات للتدلي.
• حالة الاستخدام: SLS للأجزاء المعقدة الخالية من الدعامات؛ وFDM للمشاريع الحساسة من حيث التكلفة.

غالبًا ما يتم اختبار النماذج الأولية للتصنيع الآلي المباشر قبل الإنتاج النهائي باستخدام التصنيع الآلي الدقيق باستخدام الحاسب الآلي للمكونات المعدنية.

مستقبل الطباعة بالأبعاد الأجنبية المباشرة

تتطور تقنية FDM:

• الطابعات الذكية: التصحيح التلقائي للأخطاء أثناء الطباعة.
• مواد مستدامة: خيوط قابلة للتحلل الحيوي من مصادر نباتية.
• الطباعة متعددة المواد: الجمع بين المواد الصلبة والمرنة في طبعة واحدة.
• الإلكترونيات المدمجة: دمج الخيوط الموصلة للأسلاك.

طابعات FDM الصناعية، مثل طابعات بيغ ريب وانيمكن أن تنتج أجسامًا تصل إلى 1 متر في الحجم.

الأسئلة التي يطرحها الناس

الخاتمة

FDM الطباعة ثلاثية الأبعاد هو متعدد الاستخدامات, بأسعار معقولةو يمكن الوصول إليها طريقة التصنيع. إنها مثالية لـ

• النماذج الأولية و قطع غيار مخصصة
• حساس للتكلفة المشاريع
• مجموعة واسعة من المواد
• مناسب للمبتدئين التطبيقات

في حين أنه يفتقر إلى دقة جيش تحرير السودان أو قوة القِطع المُشكَّلة بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب، تعتبر FDM مثالية للتفكير السريع والاختبار الوظيفي. بالنسبة للاحتياجات عالية القوة أو الدقة، ضع في اعتبارك الطرق التكميلية مثل التفريز باستخدام الحاسب الآلي الرقمي.