إن فهم اختيار المواد في الطباعة ثلاثية الأبعاد أمر بالغ الأهمية، فهو يحدد جودة المنتج النهائي وقوته والوظيفة المقصودة منه. وفيما يتعلق بالمواد الأكثر استخدامًا في الصناعة، يبرز اسمان: الراتينج وPLA. ومع ذلك، فإن كلاهما مختلفان نسبيًا ويلائمان تطبيقات فريدة. ولكن أيهما يميل إلى أن يكون أقوى؟ غالبًا ما يكون هذا موضوع نقاش بين المتحمسين والمحترفين. وعلى النقيض من ذلك، سنناقش في هذه المقالة نقاط القوة والخصائص الميكانيكية واستخدام هاتين المادتين للسماح باتخاذ قرار متماسك. لذا، سواء كان هدفك النهائي يكمن في البحث عن تفاصيل مفرطة أو قوة هيكلية فائقة، فإن التقييم المقدم في الداخل سيعرض بالتأكيد الفرق في المواد للاحتياجات المطلوبة. سنفحص علم وفوائد وتكلفة الراتينج وPLA في سياق الطباعة ثلاثية الأبعاد.
الراتنج أو PLA – أيهما أفضل للطباعة ثلاثية الأبعاد؟
مقدمة لتقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام الراتينج والخيوط
تتضمن الطباعة ثلاثية الأبعاد بالخيوط، أو النمذجة بالترسيب المنصهر، إذابة وتقطيع المواد البلاستيكية الحرارية مثل حمض البولي لاكتيك أو حمض البولي لاكتيك طبقة تلو الأخرى لإنشاء أجزاء بحجم ثلاثي الأبعاد. هذه التقنية هي الأفضل للتطبيقات التي تتطلب أجزاء متينة ذات ثبات أبعادي جيد ومن المعروف أنها فعالة من حيث التكلفة وسهلة الاستخدام.
وبالمقارنة، تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام الراتينج تقنية SLA (الطباعة المجسمة) وغيرها من الطرق. وتستخدم هذه الطرق البوليمرات الضوئية في صورة سائلة، والتي يتم معالجتها بدقة باستخدام ضوء الليزر أو مصابيح الأشعة فوق البنفسجية. وتُعد الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام الراتينج الأنسب لصنع نماذج مفصلة ذات ملمس سطح لامع، مما يجعلها أداة مفضلة في التصميمات والمشاريع المعقدة متعددة الطبقات والتي تتطلب الكثير من التفاصيل.
تتمتع كلتا التقنيتين بالكفاءة في مجالاتهما. ففي حين أن الطباعة بالخيوط أرخص وتتمتع بمستوى منخفض من التعقيد، فإن الطباعة بالراتنج أكثر تكلفة نسبيًا وتتطلب مستوى عاليًا من التفاصيل الدقيقة.
الخصائص الأساسية لـ PLA والراتنج
يُعد حمض البولي لاكتيك (PLA) المستخدم في التصنيع أكثر مواد الخيوط انتشارًا في الصناعة. فهو يتميز بحاجز دخول منخفض عندما يتعلق الأمر بالتعامل معه كما أنه متسامح للغاية مع مشكلات مثل الانحناء، مما يجعله مثاليًا للمستخدمين المبتدئين. كما يمكن استخدام إعدادات درجات الحرارة المنخفضة، مما يزيد من جاذبيته. ومع ذلك، فإن متانته منخفضة نسبيًا، ومقاومته للحرارة لا تذكر مقارنة بالمواد الأخرى.
توفر المطبوعات المصنوعة من الراتينج تفاصيل سطحية لا مثيل لها بسبب حالتها السائلة قبل المعالجة. يسمح استخدام الحرارة وسائل المعالجة بطباعة تفاصيل معقدة للغاية وتطبيقات أكثر تخصصًا. الجانب السلبي للمادة هو هشاشتها، والخطوات الإضافية في مرحلة ما بعد المعالجة، مثل غسل أو غلق الطباعة، تضيف أطوالًا غير ضرورية إلى سير العمل.
ما هو تأثير تقنية الطابعة ثلاثية الأبعاد؟
منذ إنشائها، كان لتقنية الطابعة ثلاثية الأبعاد تأثير كبير على المنتجات التقليدية عمليات التصنيع من خلال السماح بطباعة تصميمات فريدة بكميات كبيرة، أو تصنيعها في شكل مخصص، أو إنتاجها على الفور. وهو يشجع المهندسين على بناء عناصر معقدة من المستحيل تصميمها يدويًا، مما يؤدي إلى المزيد من الابتكار في مختلف القطاعات مثل الرعاية الصحية الصناعةبالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن الطباعة ثلاثية الأبعاد تسمح بإنشاء كائن جزءًا تلو الآخر، فإن هدر المواد ينخفض بشكل كبير، مما يسمح باعتبار ذلك طريقة أكثر استدامة. علاوة على ذلك، أدى هذا الشكل من التكنولوجيا أيضًا إلى زيادة درجة القدرة على تحمل التكاليف التي تواجهها العديد من الشركات والأفراد الذين يرغبون في إحياء أفكارهم.
ما هي الاختلافات بين الطباعة ثلاثية الأبعاد بالراتنج والطباعة ثلاثية الأبعاد بالخيوط؟
مقارنة بين الطباعة بالراتنج و الطباعة بالـ FDM
إن الطابعات ثلاثية الأبعاد التي تستخدم تقنية FDM (النمذجة بالترسيب المندمج) وSLA الراتنجية تنجز مهامها، ولكن الكفاءة تعتمد على التطبيق. إن الطابعات التي تستخدم تقنية FDM ميسورة التكلفة، ويسهل العثور عليها، وسهلة التشغيل للغاية، مما يجعلها مثالية لإنشاء النماذج الأولية والمكونات الوظيفية وغيرها من المشاريع البلاستيكية الحرارية التي تستخدم PLA وABS وPETG. هذه المواد قوية ومثالية للنماذج الوظيفية الكبيرة. بالإضافة إلى ذلك، تسمح تقنية FDM بتصنيع الهياكل خفيفة الوزن بسهولة وبأسعار معقولة.
من ناحية أخرى، يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد بالراتنج إنشاء أجزاء ذات تفاصيل كبيرة ودقة متناهية، مما يجعلها مثالية لتصميمات المجوهرات والنماذج السنية والمنمنمات وغيرها من الأشكال الهندسية المعقدة. يتم تحقيق ذلك من خلال راتنج الفوتوبوليمر، الذي يتميز بدقة عالية وهو مناسب للصناعات التي ترغب في المظهر والأبعاد المثالية. علاوة على ذلك، تتمتع أحدث الراتنجات بخصائص تسمح بإنتاج مكونات مفصلة وقوية.
ومن خلال استخدام كلتا التقنيتين، يمكن للمستخدمين تحسين عملية الإنتاج وفقًا لمتطلباتهم من حيث التكلفة والتفاصيل والأداء.
شرح قوة الشد وقوة التأثير
يمكن تعريف قوة الشد بأنها أقصى قوة شد (سحب) تمارس على مادة ما من شأنها أن تتسبب في فشلها. عند طباعة شيء ما، تعتبر قوة الشد خاصية بالغة الأهمية يجب طلبها كلما كان من المعتقد أن الشيء المطبوع يتعرض لقوى شد أو شد. على سبيل المثال، تتطلب المكونات أو الأجزاء الحاملة للحمل المعرضة لقوة ميكانيكية مواد ذات قوة شد عالية للتأثير عليها.
ومع ذلك، فإن قوة التأثير تقيس مقاومة المادة وقدرتها على فقدان الطاقة بسبب قوة مفاجئة أو قوية. يتم استخدامها في التطبيقات التي تتطلب مادة تتحمل الصدمات أو القوة المفاجئة، مثل معدات الحماية وأجزاء السيارات.
كما أن التناغم بينهما في اختيار المواد من الضروري جدًا أن تكون هذه العناصر موجودة في بعض مناطق التطبيق، بحيث يتم التأكيد على خاصية واحدة أكثر من الأخرى.
الاستخدامات النموذجية للراتنج وPLA
يتم استخدام الراتينج على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب مستويات عالية من الدقة والتفاصيل، مثل PLA والنماذج الأولية المطبوعة ثلاثية الأبعاد ونماذج الأسنان وصناعة المجوهرات. إن سطحه الأملس والصديق للبيئة وقدرته على إنتاج ميزات معقدة تجعله المادة الأكثر تفضيلاً في صناعات الرعاية الصحية والهندسة والفنون الجميلة.
تُستخدم مادة PLA في تطوير النماذج الأولية الوظيفية ومواد التغليف والسلع الاستهلاكية بشكل شائع. وبفضل مزاياها، مثل سهولة الاستخدام والخصائص الميكانيكية الصديقة للبيئة والفعالة، تُستخدم على نطاق واسع في التعليم، وفي المراحل الأولى من تطوير المنتجات، وفي التقنيات الخضراء.
ما هي الطابعة ثلاثية الأبعاد الأفضل: الراتنج أم الخيوط؟
العوامل التي يجب أن تضعها في الاعتبار عند اختيار طابعة ثلاثية الأبعاد
هناك العديد من المعايير الهامة التي يجب مراعاتها عند الاختيار راتينج وخيوط ثلاثية الأبعاد الطابعات اعتمادا على متطلبات معينة.
- جودة الطباعة والدقة. تتميز الطابعات المصنوعة من الراتينج بدقة أفضل وتشطيبات أكثر سلاسة، مما يجعلها مناسبة للنماذج الأكثر تعقيدًا مثل المجوهرات المخصصة، وأعمال الأسنان، وحتى إكسسوارات بيت الدمية. من ناحية أخرى، بينما لا تزال تنتج نتائج مرضية، فإن الطابعات المصنوعة من الخيوط مناسبة بشكل أفضل للأشياء الأكثر بساطة أو بنيوية والتي لا تتطلب هذا المستوى من طلاء السطح.
- خيارات المواد والمتطلبات. في الطابعات الخيطية، يمكن استخدام مواد مختلفة: PLA وABS وPETG وبعض الخيوط المرنة، مما يمنحها مجموعة أوسع من الأجزاء الوظيفية والميكانيكية. من ناحية أخرى، تستخدم الطابعات الخيطية راتنج الفوتوبوليمر، على الرغم من توفير تفاصيل ودقة كبيرتين؛ إلا أن هناك تعقيدًا أكبر قليلاً ومعالجة لاحقة أكثر دقة من المكونات الكيميائية.
- ما مدى سهولة استخدامه؟ في حين تتطلب طابعة الراتينج مجموعة مهارات أكثر تقدمًا للتحكم في مادة الراتينج والتنظيف بعد الإنتاج وتنفيذ معايير السلامة المناسبة، تبدو طابعات الخيوط سهلة للغاية. وبالتالي، يوصى بها بشدة كبداية مثالية للمبتدئين، حيث يتطلب استخدامها تعليمات بسيطة فقط وهي رخيصة.
- الإمكانيات المالية والتوفر. تعتبر المواد الاستهلاكية المستخدمة في الطابعات الراتنجية أكثر تكلفة بشكل عام من الطابعات الخيطية نظرًا للتكلفة العامة للراتنج وغيره من معدات المعالجة اللاحقة الجاهزة، مثل محطات المعالجة. ومع ذلك، فإن الطابعات FDM عادة ما تكون الأرخص عند النظر في شراء وتوافر الخيوط.
- الاستخدام المقصود والوظيفة. يجب أن تؤثر متطلبات عمل الطابعات ثلاثية الأبعاد على اختيار الطابعات ثلاثية الأبعاد. إذا كان التطبيق يتضمن إنشاء نماذج أولية أو تعليم أو أجزاء وظيفية، فإن الطابعة الخيطية ستكون أفضل ما يخدم الغرض لأنها منتجة ومرنة للغاية. ومع ذلك، فإن الطابعات الراتنجية هي الخيار الأفضل للتطبيقات التي تتضمن أعمالًا فنية أو منتجًا نهائيًا عالي الجودة لأنها يمكن أن تنتج صورًا عالية الدقة وعالية الدقة.
ستساعد هذه المتغيرات في مقارنة واختيار التكنولوجيا الأكثر فعالية للتطبيق، مع الأخذ في الاعتبار الجودة والسعر وسهولة الاستخدام.
اختلافات الأداء: الراتينج والخيوط
في تقييم الأداء، تتميز الطابعات الراتنجية عن الطابعات الخيطية لأنها تتمتع بسطح أملس ويمكنها بسهولة إنشاء نماذج معقدة ودقيقة للغاية، وتحويلها إلى إبداعات فنية أو أكثر دقة. على الجانب السلبي، تتطلب عمليات ما بعد الإنتاج تنظيفًا مكثفًا ولا تسمح بتنظيم المعالجة، حيث تميل الطابعات الراتنجية إلى الطباعة بسرعات بطيئة.
الآن، تركز الطابعات الخيطية بشكل أكبر على كفاءة وسرعة الطابعة ثلاثية الأبعاد، كما تعتبر سهلة الاستخدام للغاية. في المقام الأول، فهي مناسبة بشكل أفضل للنماذج المتينة والنماذج الأولية الطويلة ولكنها غير قابلة للتخزين لأنها لا تحتوي على التفاصيل الدقيقة للطابعات ثلاثية الأبعاد المصنوعة من الراتينج. لكنها تعوض عن ذلك من خلال التشكيل بخصائص ميكانيكية إلى جانب أنواع مختلفة من البلاستيك، بما في ذلك PLA وPETG وABS.
باختصار، يعتمد اختيار الطابعة الراتنجية والخيوطية على متطلبات المشروع، مثل التوازن بين التفاصيل والقوة والكفاءة.
تحليل التكلفة: مقارنة تكلفة طابعة ثلاثية الأبعاد بالراتنج وطابعة ثلاثية الأبعاد بالخيوط
إن الطابعات ثلاثية الأبعاد التي يتم إعادة بيعها باهظة الثمن دائمًا مقارنة بالعلامات التجارية الأخرى مثل PLA. وهذا يتسبب في ارتفاع تكاليف إنتاجها عند تحليل التكلفة. علاوة على ذلك، يمكننا أن نرى أن طابعات الخيوط الأساسية تبدأ من 3 إلى 200 دولار، بينما بالنسبة للطراز متوسط المدى، يمكن أن يتجاوز سعرها 500 دولار لجودة حجم البناء والدقة. وعلى النقيض من الطابعات ذات الخيوط، يمكن أن تكون الطابعات ذات الراتينج أكثر تكلفة، باستخدام خيوط شيكاغو التي تنتهي بالنطاق من 1000 دولارًا إلى 150 دولار.
تتراوح تكلفة الخيوط بين 20 إلى 50 دولارًا للكيلوغرام. وفي الوقت نفسه، لا تتطلب صيانة الطابعة الكثير من الجهد مقارنة بطابعات الراتينج المعروفة بتفاصيلها ودقتها. ومع ذلك، فإن طابعات الراتينج أكثر تكلفة، حيث تتراوح من 30 إلى 80 دولارًا للتر. كما تتطلب أيضًا مواد ما بعد المعالجة مثل الكحول الأيزوبروبيلي ومحطات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، مما يجعل طابعات الخيوط الخيار الأكثر ملاءمة للميزانية.
ما هي حدود الراتنج و PLA؟
الطباعة ثلاثية الأبعاد مع المقاومة
إن الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام المقاومة قد تكون خطيرة. يتضمن النوع الأول من التكنولوجيا استخدام الراتينج. وعادة ما يرتبط هذا بتهيج الجلد، مما يتطلب من الفرد ارتداء ملابس وقفازات واقية أثناء تهوية الغرفة. يعمل الكحول عادة كمنظف لطباعة الراتينج بعد الانتهاء من العمل، لكن الكحول لا يعمل بشكل جيد مع الماء، مما يجعل العملية برمتها مملة وتستغرق وقتًا طويلاً. بالإضافة إلى ذلك، يجب التعامل مع حفنة من الموارد المهدرة عندما لا يتم معالجة راتينج SLA تمامًا، ويجب التخلص من كل هذا من خلال الالتزام بالإرشادات المحلية. إن فائدة الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام الراتينج محدودة مقارنة بالطباعة باستخدام الأجهزة القائمة على الخيوط.
مخاوف بشأن استخدام خيوط PLA
يفضل معظم الناس استخدام PLA كخيوط للطباعة ثلاثية الأبعاد نظرًا لطبيعتها غير السامة وميزاتها سهلة الاستخدام، ولكنها تعاني من بعض العيوب. حيث تتمتع PLA بقوة شد منخفضة ومرونة منخفضة، مما يجعلها غير مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للصدمات. ثانيًا، قدرة مقاومة الحرارة منخفضة، حيث تبدأ في التليين عند حوالي 3 درجة مئوية، مما يجعل الخيط غير عملي للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية. علاوة على ذلك، إذا لم يتم استخدام PLA في بيئة جافة، فإنه يميل إلى التدهور بمرور الوقت بسبب الرطوبة والتعرض للأشعة فوق البنفسجية، وبالتالي تقليل عمره للاستخدام في الهواء الطلق. أخيرًا، على الرغم من أن PLA يتحلل بسهولة في بيئة صناعية، إلا أنه لا يتحلل بيولوجيًا بسهولة بسبب البوليمرات الحيوية الطبيعية، مما يجعل إدارة النفايات مشكلة حتمًا.
التأثيرات البيئية لـ PLA والراتنج
هناك العديد من العوامل التي تحتاج إلى عزلها وفحصها بعمق حتى يتمكن المحللون من فهم استخدام PLA والتخلص منه، بما في ذلك مرحلة الإنتاج. نظرًا لمكوناته المشتقة من قصب السكر أو نشا الذرة، يمكن تعريف PLA تقريبًا بأنه بلاستيك حيوي أكثر ملاءمة للبيئة من البلاستيك القائم على النفط. ومع ذلك، نظرًا لأن طوعية البيئات لمرافق التسميد الصناعي نادرة، فإن هذا يحد من قدرات PLA على التحلل البيولوجي، مما يعني أنه يذهب إلى مكب النفايات حيث يستغرق وقتًا أطول للتحلل. أخيرًا، تمامًا مثل المتغيرات الأخرى من البلاستيك، تؤثر الأساليب الزراعية لإنتاج هذه المواد على البصمة الكربونية واستخدام الأراضي.
وعلى النقيض من ذلك، فإن راتنج الفوتوبوليمر في الطباعة ثلاثية الأبعاد يخلق مشاكل بيئية خطيرة. ولأن الراتينج مادة صناعية من صنع الإنسان، فإنه لا يتحلل أو يعاد تدويره بسهولة. ويستهلك إنتاجه موارد غير متجددة، والتخلص غير السليم من المواد من نوع الخيوط يمكن أن يؤدي إلى التلوث. والراتينج السائل، عندما يتم التعامل معه بشكل غير صحيح، يمكن أن يكون قاتلاً للبيئة. وبشكل عام، تواجه كلتا المادتين عقبات معينة أمام الاستدامة الحقيقية؛ ومع ذلك، يميل حمض البوليكتيك إلى أن يكون أقل ضرراً بالبيئة من الراتينج.
الراتنج وPLA: هل يمكن استخدامهما معًا؟
الراتنج والخيوط: المزيج المثالي في المشاريع
من الممكن الجمع بين الراتينج والخيوط، مثل PLA، مما يسمح بخلط العناصر الوظيفية والزخرفية للأشياء المطبوعة ثلاثية الأبعاد. تستخدم هذه التقنية عادةً نهجًا من جزأين حيث يتم بناء عناصر أكبر من مادة PLA، وإضافة تفاصيل أكثر تعقيدًا أو مناطق ناعمة باستخدام الراتينج. عادةً، يتضمن هذا استخدام طابعات منفصلة، طابعة FDM لـ PLA وطابعة SLA للراتنج، مع تجميع القطع المنفصلة لاحقًا. بدلاً من ذلك، يمكن لمواد لاصقة خاصة مطبوعة ثلاثية الأبعاد أو راتينج معالج بالأشعة فوق البنفسجية أن يربط مثل هذه الأجزاء بنجاح. يجب مراعاة عوامل مثل توافق المواد ووقت معالجة الراتينج المناسب وقوة المنتج النهائي بدقة لتحقيق التكامل الناجح.
مزايا دمج أساليب الطباعة ثلاثية الأبعاد
يحدث التأثير التآزري عندما يتم الجمع بين تقنية الطباعة القائمة على خيوط FDM (نمذجة الترسيب المندمج) وطابعة الراتينج SLA (الطباعة المجسمة). تجمع تقنية النمذجة المتعددة هذه بين تفرد جميع الطرق، وبالتالي الاستفادة من جميع النقاط القوية الفردية. على سبيل المثال، تعد FDM مناسبة لإنشاء نماذج متينة وعملية وأجزاء هيكلية أكبر. في الوقت نفسه، توفر SLA تعقيدًا لا مثيل له مع تشطيبات ناعمة تتوافق مع تفاصيل التصميمات المعقدة. يمكن أن يكون استخدام هذه التقنيات في وقت واحد فعالاً من حيث التكلفة أيضًا حيث يمكن استخدام مواد خيوط أرخص للأجزاء الأكبر حجمًا. في الوقت نفسه، يمكن حجز الروبية الأكثر دقة والأكثر تكلفة عادةً للعناصر عالية التفاصيل. تعمل هذه الطريقة أيضًا على زيادة الخصائص المميزة للمواد المستخدمة في مشروع فردي، مثل مزج مرونة PLA مع عدم مرونة الراتينج، وبالتالي توفير بديل لمتطلبات الهندسة والفن والتصنيع المختلفة.
النمذجة الهجينة المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد: أفضل توليفة من تقنيات التصنيع
أحد التطبيقات الجذابة للنماذج المطبوعة ثلاثية الأبعاد الهجينة هو أساليب النمذجة الهجينة لإنتاج الأطراف الاصطناعية الوظيفية. يتم تصنيع الإطار المتين للأطراف الاصطناعية باستخدام FDM. على النقيض من ذلك، يتم تصنيع المكونات الدقيقة مثل مفاصل الأصابع أو الموصلات المعقدة، والتي تتطلب دقة وتشطيبًا دقيقًا، باستخدام SLA. هذه التكنولوجيا الهجينة مفيدة، خاصة من منظور الأداء والجماليات.
مجال تطبيق آخر هو هندسة الطيران، حيث يتم تصميم مكونات خفيفة الوزن وقوية وخالية من العيوب بطريقة هجينة. من خيوط مملوءة بالكربون، يمكن تصنيع الهيكل الحامل الأساسي باستخدام تقنية FDM. في الوقت نفسه، يمكن لتقنية SLA تفصيل الأشكال الديناميكية الهوائية أو التصميمات الشبكية، والتي تعد حيوية في تقليل وزن الرأس.
كما تكمل النماذج المعمارية التقنيات الهجينة. وعادةً ما تُستخدم تقنية FDM لبناء هياكل ضخمة مثل ناطحات السحاب حيث يشكل العائد على الاستثمار بسبب السرعة والتكلفة عاملاً مهمًا. وفي الوقت نفسه، تعمل تقنية SLA على تعزيز واقعية النموذج من خلال إضافة انحناءات أو نسيج أو زخارف مفصلة، وهي مفيدة بشكل خاص في العروض التقديمية.
وفي الختام، فإن الأمثلة المذكورة أعلاه تدعم فعالية الطباعة ثلاثية الأبعاد الهجينة في مختلف التخصصات للمهندسين والمصممين من حيث تحسين الأداء وتقليل الإنفاق مع الحفاظ على التفاصيل الدقيقة المميزة لأي مجال.
الأسئلة الشائعة (FAQs)
س: هل تنتج الآلات التي تستخدم الراتينج في الطباعة ثلاثية الأبعاد هياكل أقوى من PLA؟
ج: في أغلب الحالات، يعتبر الراتينج أكثر متانة من حمض البوليكتيك في سياق الطباعة ثلاثية الأبعاد. وعند مقارنته بحمض البوليكتيك، تميل المطبوعات المصنوعة من الراتينج إلى أن تكون أكثر تنوعًا وتتمتع بخصائص استخدام محسنة. تساعد تركيبات الراتينج الناعمة والصلبة في تحسين تركيبة القوة عند طباعة عناصر معينة. نعم، قد تختلف القوة حسب النوع المحدد من الراتينج المستخدم. تم تطوير بعض تركيبات الراتينج الصلبة خصيصًا لتكون ذات قوة شد أعلى من مواد الخيوط التقليدية مثل حمض البوليكتيك وبولي إيثيلين تيرفثاليت.
س: ما هي أهم الفروقات بين طابعات FDM ثلاثية الأبعاد وطابعات الراتنج؟
ج: تستخدم الطابعات الراتينجية طبقات معالجة مصنوعة من الراتينج السائل وتطبيق الأشعة فوق البنفسجية لعملية المعالجة بدلاً من الخيوط الساخنة التي تستخدمها الطابعات ثلاثية الأبعاد FDM. تكون تنوع المواد أكبر مع الطابعات FDM، على الرغم من أن الدقة المميزة والتشطيب السطحي تميل إلى أن تكون أعلى مع الطابعات الراتينجية. تختلف طريقة عمل الطابعات ثلاثية الأبعاد FDM والطابعات الراتينجية بشكل كبير في عمليات الطباعة، والتدخل اللاحق للطبعات، والتلاعب بالمواد المستخدمة.
س: كيف تتم مقارنة ارتفاع طبقة الراتينج مع تلك المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد بالخيوط؟
ج: بالمقارنة مع الطباعة باستخدام خيوط FDM، من المعروف أن الطابعات المصنوعة من الراتينج تحقق ارتفاع طبقة أفضل. يبلغ متوسط أدنى ارتفاع للطبقة في أغلب عمليات الطباعة باستخدام الراتينج 25 ميكرون، بينما يبلغ في الطابعات ثلاثية الأبعاد FDM حوالي 3 ميكرون. بالإضافة إلى ذلك، يؤدي الاختلاف في ارتفاع الطبقة أيضًا إلى اختلاف في التفاصيل، حيث تكون المطبوعات باستخدام الراتينج أكثر تعقيدًا من طابعات FDM.
س: لماذا نستخدم الراتينج الصلب؟ هل هناك حاجة لذلك عندما يكون لديك راتينج قياسي؟
ج: يُقال إن الراتينج الصلب يتمتع بالعديد من المزايا التي لا يتمتع بها الراتينج القياسي. وتشمل بعض هذه المزايا مقاومة الصدمات والمتانة العالية، مما يجعله أكثر مرونة. يعد هذا الراتينج رائعًا للمكونات الوظيفية لأنه يتطلب أن تتمتع المادة بقوة الشد وقدرة على تحمل الإجهاد. على سبيل المثال، تم تصميم راتينج Prusa Tough خصيصًا للتنافس مع خيوط ABS مع الحفاظ على تفاصيل الطباعة بالراتينج.
س: ما هي الاعتبارات التي يجب مراعاتها عند اختيار طابعة ثلاثية الأبعاد بالراتنج مقابل الطابعة الخيطية؟
ج: بعض العوامل التي يجب مراعاتها هي: 1. تفاصيل وجودة صورة الطباعة المقدمة 2. طول عمر وقوة الجزء المطبوع 3. الوقت والتعقيد اللازمين لمرحلة ما بعد المعالجة 4. تنوع وتكاليف المواد 5. متطلبات التهوية وحجم الطابعة 6. الغرض المستهدف (النمذجة الأولية، الأجزاء الوظيفية/الميكانيكية، أو تصميم المكونات) 7. المسؤوليات (التعامل مع الراتينج السائل مقارنة بالخيوط) تحديد المواد أو كونك جزءًا من الكلمات الرئيسية المستهدفة المحددة للطباعة ثلاثية الأبعاد سيساعد في تحديد نوع الطابعة الأنسب لك.
س: كيف تختلف عمليات الطباعة بين الراتنجات وطباعة FDM ثلاثية الأبعاد؟
ج: بالمقارنة، تستخدم تقنية FDM 3D خيوطًا بلاستيكية يتم تسخينها وإجبارها على المرور عبر فوهة، بينما تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد القائمة على الراتينج سائل الراتينج الذي يتم تعبئته في حوض ووضعه في طبقات أثناء المعالجة باستخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية. يعد إعداد طابعة الراتينج أكثر تعقيدًا لأنه يتطلب غمر لوحة البناء بالكامل في الراتينج، بينما تتطلب تقنية FDM فقط وضع رأس طباعة ثلاثي الأبعاد. كما أن منطق الاستخدام أكثر وضوحًا حيث تعتمد طابعات الراتينج على الغسيل والمعالجة الإضافية لإزالة الراتينج المتبقي، بينما بالنسبة لتقنية FDM، لا يلزم سوى رشة واحدة للتنظيف.
س: هل هناك تدابير أمان إضافية يجب مراعاتها عند العمل مع الطابعات الراتنجية؟
ج: نعم، تتطلب الطباعة بالراتنج تدابير أمان أكثر من الطباعة بالتشكيل بالترسيب المنصهر. يعد استخدام قفازات النتريل ونظارات الأمان والعمل في منطقة جيدة التهوية أمرًا بالغ الأهمية عند العمل بالراتنج السائل. يمكن أن يكون الراتنج غير المعالج مهيجًا للجلد وحتى العينين، لذلك يوصى بالتخلص من أي راتنج زائد أو مواد تنظيف بطريقة مناسبة. عند التعامل مع أجزاء راتنج الأشعة فوق البنفسجية أو أي مواد كيميائية أخرى، يجب دائمًا اتباع التعليمات المناسبة كما يقدمها المورد عند التعامل مع الأجزاء التي تحتوي على راتنج الأشعة فوق البنفسجية أو أي مواد كيميائية أخرى، أوصي دائمًا باتباع تعليمات الشركة المصنعة.
س: ما الذي يعطي أجزاء أقوى، الطابعات الراتنجية أم الطابعات الخيطية؟
ج: في اختبارات القوة، حققت الأجزاء المطبوعة بأجزاء من الراتينج نتائج أفضل حتى الآن مع أي تركيبة راتنجية صلبة مقارنة بالأجزاء المطبوعة بمادة PLA، في حين كانت أفضل في قوة الشد ومقاومة الصدمات والمتانة. وتختلف النتائج المحددة اعتمادًا على تركيبة الراتينج ومادة PLA المستخدمة وتصميم الجزء المطبوع، لذا فإن كيفية تصميم الكائن لها رأي في ذلك أيضًا. ومع ذلك، فإنه من المدهش بالنسبة لي أنه على الرغم من أن الراتينج أقوى بشكل عام، إلا أن هناك تطبيقات حيث لا يزال PLA مناسبًا ويكون أكثر سهولة في الاستخدام بشكل عام.
مصادر مرجعية
- العنوان: الخصائص الميكانيكية لخيوط PLA-Graphene للطباعة ثلاثية الأبعاد FDM
- المؤلفون:خوسيه سي كامارجو وآخرون.
- تاريخ النشر: أبريل 22، 2019
- النتائج الرئيسية:تدرس هذه الورقة خصائص مركبات PLA-graphene المخصصة لعمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام نمذجة الترسيب المندمج (FDM). أدى تضمين الجرافين في المركبات إلى تعزيز قوة الشد ومعامل الشد بشكل ملحوظ.
- آلية العمل:تشير نتائج الاستشهاد إلى أن الجرافين يساهم بشكل إيجابي في إنتاج حمض البوليكتيك. وقد ثبت ذلك من خلال قدرة المؤلفين على إنتاج خيوط حمض البوليكتيك والجرافين وإجراء اختبارات الشد عليها فعليًا. تبدو هذه النتائج أيضًا قابلة للمقارنة بحمض البوليكتيك النقي من الدرجة الطبية EE91 بدون أي إضافات، وهي تعمل على التحقق من صحة نتائج بانتوين (كامارغو وآخرون، 2019، ص 1-21).
- العنوان: الخصائص الميكانيكية للمركبات القائمة على حمض البولي لاكتيك لتقنية نمذجة الترسيب المندمج
- المؤلفون:SM ليبيديف وآخرون.
- تاريخ النشر: أبريل 4، 2018
- النتائج الرئيسية:قم بالتركيز على إنشاءات ميكانيكية مركبة بوليمرية على أساس PLA، لضبط عملية المعالجة على النحو الأنيق. يمكن لـ Wysoko استخدام بوليمر PLA أن يتخلص من أي عملية تحذيرية محتملة.
- آلية العمل:استخدم المؤلفون مجموعة من طرق المعالجة إلى جانب الاختبارات الميكانيكية لتقييم قوة الشد والانحناء والتأثير للمركبات(ليبيديف وآخرون، 2018، ص 511-518
- العنوان: مقارنة الخواص الميكانيكية للهياكل القائمة على PLA و ABS المنتجة بواسطة نمذجة الترسيب المندمج التصنيع الإضافي
- المؤلفون:كوراي أوزسوي وآخرون.
- تاريخ النشر: كانون الثاني 7، 2021
- النتائج الرئيسية:يقوم هذا البحث بتقييم الخصائص الميكانيكية للهياكل القائمة على FDM من PLA و ABS (أكريلونيتريل بوتادين ستايرين). تشير النتائج إلى أن PLA يتمتع عمومًا بقوة شد أكبر من ABS، مما يجعله مناسبًا لبعض التطبيقات.
- آلية العمل:قام المؤلفون بتصنيع العينات باستخدام كلتا المادتين ثم أجروا اختبارات الشد والضغط والانحناء لتقييم خصائصها الميكانيكية(أوزسوي وآخرون، 2021)
- العنوان: تأثير المعالجة الكيميائية غير الحمضية لألياف الكينا على الخواص الفيزيائية والميكانيكية للمركبات القائمة على حمض البوليكتيك
- المؤلفون:أنكيت مانرال وآخرون.
- تاريخ النشر: مارس 18، 2021
- النتائج الرئيسية:يركز البحث على مركبات PLA المقواة بألياف الكينا المعالجة كيميائيًا في ظروف معينة. تحسنت قوة المواد المركبة، مثل قوة الشد والانحناء، بشكل ملحوظ بعد المعالجة الكيميائية. تجاوزت الألياف المعالجة كيميائيًا التوقعات.
- آلية العمل:قام المؤلفون بتعديل ألياف الكينا باستخدام أسيتات الصوديوم وخلطها في حمض البوليكتيك. وأجروا اختبارات ميكانيكية لتقييم تحسين الخصائص بسبب المعالجة(مانرال وباجباي، 2021، ص 5709-5727)
- العنوان: مقارنة بين قوة المواد البلاستيكية الحرارية الشائعة المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد – PLA وABS وPET-G
- المؤلفون:بنيامين ستيكولا وآخرون.
- تاريخ النشر: تشرين 19، 2024
- النتائج الرئيسية:هذه الورقة، المعرضة لخصائص الضغط المخصصة ومواد الفيلم المضغوط PLA وABS وPET-G للمقارنة، لديها استكمال للتقييم المذكور سابقًا. وتشير الاستنتاجات إلى أنه من بين المواد الثلاثة، تظهر مادة PLA أعلى قوة شد متوقعة عند مقارنتها بالمادتين الأخريين، وهما ABS و PET-G، كما هو الحال في الورقة السابقة.
- آلية العمل:أجرى المؤلفون اختبار الشد على العينات المطبوعة بكل مادة وقاموا بتحليل النتائج إحصائيًا لإجراء المقارنات(ستيكولا وآخرون، 2024).
- الطباعة 3D
- عديد حمض اللبنيك
