تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد - كتاب التصميم الهندسي - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

نمذجة الترسيب المنصهر (Fused Deposition Modeling - FDM)

هي تقنية اقتصادية ذات تكلفة منخفضة ومتوفرة على نطاق واسع، وتعمل هذه التقنية من خلال إذابة خيوط بلاستيكية يتم ترسيبها طبقة تلو الأخرى على منصة إنشاء باستخدام بيانات ثلاثية الأبعاد، وتتصلب كل طبقة وتترابط بمجرد ترسيبها. تتطلب طباعة الأشكال الهندسية المتدلية (Overhanging Geometries) وجود هياكل دعم. وتفتقر طابعات نمذجة الترسيب المنصهر (FDM) إلى هذه الهياكل، ولكن يمكن تجاوز ذلك باستخدام رأسين للبث في هذه الأنظمة. يمكن استخدام رأس بث ثانٍ ينبعث منه مادة قابلة للذوبان في الماء لإنشاء هياكل دعم يمكن التخلص منها بعد الطباعة. وكذلك تستخدم مواد دعم منفصلة يمكن إزالتها يدويًا بعد انتهاء الطباعة. وتُعد تقنية نمذجة الترسيب المنصهر (FDM) طريقة دقيقة وموثوقة للطباعة ثلاثية الأبعاد، ولكنها تتطلب معالجة لاحقة على نطاق واسع؛ حيث تتسم بالبطء عند إعادة إنتاج الأشكال الهندسية المعقدة، ويتسبب التصاق الطبقات ببعضها البعض في حدوث خلل في الطباعة بنمذجة الترسيب المنصهر (FDM) المبكرة نماذج أقل دقة، ولكن هناك تحسن في دقة النماذج مع كل جيل جديد من هذه الطابعات. ويوضح الشكل 3.5 تروسًا تم إنتاجها بنمذجة الترسيب المنصهر.

الطباعة ثلاثية الأبعاد بالحبر النفّاث 3D Inkjet Printing

الربط الطبقي (Binder Jetting)

يرش مادة رابطة من مسحوق أساسي لإنشاء طبقة تندمج بطبقة أخرى بشكل انتقائي لإنشاء النموذج النهائي، وبمجرد اكتمال الطبقة، تقوم مسطرة أو شفرة بنشر المسحوق بشكل أملس على القاعدة لتجهيز الطبقة التالية. تتيح هذه الطريقة إضافة طبقات بألوان مختلفة لإنشاء مجسمات بألوان متعددة. وتُعد المنتجات المطبوعة بهذه التقنية أقل قوة من تلك التي يتم طبعاتها بأنواع الطابعات الأخرى، ويتطلب الحصول على المنتج النهائي عملية معالجة وتنظيف لذلك المنتج. ويوضح الشكل 3.6 نموذجًا مطبوعًا بالربط الطبقي.

النفث المادي (Material Jetting)

هو طريقة طباعة ثلاثية الأبعاد، يتم بها نفث مواد إنشاء سائلة أو منصهرة من خلال عدة رؤوس نفث، ويُعالج الضوء فوق البنفسجي البوليمرات الضوئية السائلة بعد ترسيب كل طبقة. تسمح هذه الطابعات بإنشاء طبقات متزامنة من عدة مواد، بحيث يمكن صنع منتج واحد من مواد ذات خصائص مختلفة. وينتج عن النفث المادي منتجات ثلاثية الأبعاد دقيقة وسلسة. ويوضح الشكل 3.7 نموذجًا لمكعب معقد مطبوع بطريقة النفث المادي.

الترسيب الانتقائي التدريجي بالطبقات Selective Deposition Lamination

تتم الطباعة ثلاثية الأبعاد في تقنية الترسيب الانتقائي التدريجي بالطبقات (Selective Deposition Lamination – SDL) باستخدام ورق الطباعة ومواد لاصقة لطبقات المجسم، حيث تُبعث كمية أكبر من المادة اللاصقة في المنطقة التي ستكون الهيكل الرئيس للنموذج، ويتم إضافة كمية أقل في المنطقة المحيطة التي تعمل كدعم. يتم إدخال طبقة ورق في الطابعة وتوضع على المادة اللاصقة أعلى الطبقة السابقة، ثم يتم تسخين حاوية التصميم والضغط عليها. فيربط هذا الضغط الورقتين بالمادة اللاصقة، وتعود بعد ذلك حاوية التصميم إلى موضعها الأصلي، حيث تقطع شفرة قابلة للضبط مصنوعة من مادة كربيد التنغستن كل طبقة ورق لإنتاج حواف الأجزاء. ويوضح الشكل 3.8 ورق الطباعة الذي يمكن استخدامه لطابعات الترسيب الانتقائي التدريجي بالطبقات (SDL).

161

Ministry of Education 2025 - 1447

--- SECTION: نمذجة الترسيب المنصهر (Fused Deposition Modeling - FDM) --- نمذجة الترسيب المنصهر (Fused Deposition Modeling - FDM) هي تقنية اقتصادية ذات تكلفة منخفضة ومتوفرة على نطاق واسع، وتعمل هذه التقنية من خلال إذابة خيوط بلاستيكية يتم ترسيبها طبقة تلو الأخرى على منصة إنشاء باستخدام بيانات ثلاثية الأبعاد، وتتصلب كل طبقة وتترابط بمجرد ترسيبها. تتطلب طباعة الأشكال الهندسية المتدلية (Overhanging Geometries) وجود هياكل دعم. وتفتقر طابعات نمذجة الترسيب المنصهر (FDM) إلى هذه الهياكل، ولكن يمكن تجاوز ذلك باستخدام رأسين للبث في هذه الأنظمة. يمكن استخدام رأس بث ثانٍ ينبعث منه مادة قابلة للذوبان في الماء لإنشاء هياكل دعم يمكن التخلص منها بعد الطباعة. وكذلك تستخدم مواد دعم منفصلة يمكن إزالتها يدويًا بعد انتهاء الطباعة. وتُعد تقنية نمذجة الترسيب المنصهر (FDM) طريقة دقيقة وموثوقة للطباعة ثلاثية الأبعاد، ولكنها تتطلب معالجة لاحقة على نطاق واسع؛ حيث تتسم بالبطء عند إعادة إنتاج الأشكال الهندسية المعقدة، ويتسبب التصاق الطبقات ببعضها البعض في حدوث خلل في الطباعة بنمذجة الترسيب المنصهر (FDM) المبكرة نماذج أقل دقة، ولكن هناك تحسن في دقة النماذج مع كل جيل جديد من هذه الطابعات. ويوضح الشكل 3.5 تروسًا تم إنتاجها بنمذجة الترسيب المنصهر. --- SECTION: الطباعة ثلاثية الأبعاد بالحبر النفّاث 3D Inkjet Printing --- الطباعة ثلاثية الأبعاد بالحبر النفّاث 3D Inkjet Printing --- SECTION: الربط الطبقي (Binder Jetting) --- الربط الطبقي (Binder Jetting) يرش مادة رابطة من مسحوق أساسي لإنشاء طبقة تندمج بطبقة أخرى بشكل انتقائي لإنشاء النموذج النهائي، وبمجرد اكتمال الطبقة، تقوم مسطرة أو شفرة بنشر المسحوق بشكل أملس على القاعدة لتجهيز الطبقة التالية. تتيح هذه الطريقة إضافة طبقات بألوان مختلفة لإنشاء مجسمات بألوان متعددة. وتُعد المنتجات المطبوعة بهذه التقنية أقل قوة من تلك التي يتم طبعاتها بأنواع الطابعات الأخرى، ويتطلب الحصول على المنتج النهائي عملية معالجة وتنظيف لذلك المنتج. ويوضح الشكل 3.6 نموذجًا مطبوعًا بالربط الطبقي. --- SECTION: النفث المادي (Material Jetting) --- النفث المادي (Material Jetting) هو طريقة طباعة ثلاثية الأبعاد، يتم بها نفث مواد إنشاء سائلة أو منصهرة من خلال عدة رؤوس نفث، ويُعالج الضوء فوق البنفسجي البوليمرات الضوئية السائلة بعد ترسيب كل طبقة. تسمح هذه الطابعات بإنشاء طبقات متزامنة من عدة مواد، بحيث يمكن صنع منتج واحد من مواد ذات خصائص مختلفة. وينتج عن النفث المادي منتجات ثلاثية الأبعاد دقيقة وسلسة. ويوضح الشكل 3.7 نموذجًا لمكعب معقد مطبوع بطريقة النفث المادي. --- SECTION: الترسيب الانتقائي التدريجي بالطبقات Selective Deposition Lamination --- الترسيب الانتقائي التدريجي بالطبقات Selective Deposition Lamination تتم الطباعة ثلاثية الأبعاد في تقنية الترسيب الانتقائي التدريجي بالطبقات (Selective Deposition Lamination – SDL) باستخدام ورق الطباعة ومواد لاصقة لطبقات المجسم، حيث تُبعث كمية أكبر من المادة اللاصقة في المنطقة التي ستكون الهيكل الرئيس للنموذج، ويتم إضافة كمية أقل في المنطقة المحيطة التي تعمل كدعم. يتم إدخال طبقة ورق في الطابعة وتوضع على المادة اللاصقة أعلى الطبقة السابقة، ثم يتم تسخين حاوية التصميم والضغط عليها. فيربط هذا الضغط الورقتين بالمادة اللاصقة، وتعود بعد ذلك حاوية التصميم إلى موضعها الأصلي، حيث تقطع شفرة قابلة للضبط مصنوعة من مادة كربيد التنغستن كل طبقة ورق لإنتاج حواف الأجزاء. ويوضح الشكل 3.8 ورق الطباعة الذي يمكن استخدامه لطابعات الترسيب الانتقائي التدريجي بالطبقات (SDL). 161 Ministry of Education 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: شكل 3.5: تروس تم إنتاجها بواسطة طابعة سوداء صغيرة تعمل بتقنية نمذجة الترسيب المنصهر Description: An image showing several small, light-colored plastic gears with intricate teeth, resting on a dark surface. The gears appear to be 3D printed. In the background, a part of a small black 3D printer or its mechanism is visible. The image illustrates parts produced using Fused Deposition Modeling (FDM) technology. This is a descriptive figure, not a graph for a math problem. X-axis: N/A Y-axis: N/A Data: N/A Context: Illustrates products of Fused Deposition Modeling (FDM) 3D printing. **FIGURE**: شكل 3.6: نموذج مطبوع باستخدام عملية الربط الطبقي Description: An image showing a complex, organic-looking 3D printed model. The model has a vibrant color gradient, primarily green, yellow, and orange, suggesting it might be a visualization of stress or different materials. The shape is intricate and non-geometric, resembling a biological structure or a complex abstract design. The image illustrates a model produced using the Binder Jetting process. This is a descriptive figure, not a graph for a math problem. X-axis: N/A Y-axis: N/A Data: N/A Context: Illustrates a model produced using the Binder Jetting 3D printing process. **FIGURE**: شكل 3.7: نموذج مطبوع باستخدام عملية النفث المادي Description: An image showing a dark blue or black 3D printed lattice structure. The structure consists of interconnected, thin, rod-like elements forming a complex, open, and repeating geometric pattern. It appears to be a lightweight yet strong design. The image illustrates a model produced using the Material Jetting process. This is a descriptive figure, not a graph for a math problem. X-axis: N/A Y-axis: N/A Data: N/A Context: Illustrates a complex cube model printed using the Material Jetting process. **FIGURE**: شكل 3.8: طابعة الترسيب الانتقائي التدريجي بالطبقات ثلاثية الأبعاد باستخدام ورق الطباعة Description: An image showing a stack of rectangular sheets, resembling paper, being processed by a machine. The sheets are light-colored, possibly white or off-white, and are stacked vertically. A mechanism appears to be pressing down on the top of the stack. The image illustrates a 3D printer that uses paper for Selective Deposition Lamination (SDL). This is a descriptive figure, not a graph for a math problem. X-axis: N/A Y-axis: N/A Data: N/A Context: Illustrates the use of printing paper in Selective Deposition Lamination (SDL) 3D printers.