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

مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد 3D Printing Materials

تحسنت المواد المستخدمة لإنشاء النماذج ثلاثية الأبعاد بشكل كبير منذ بداية ظهور الطباعة ثلاثية الأبعاد. وتتوفر العديد من المواد التي يمكن استخدامها في حالات مختلفة، وتتمتع بخصائص كيميائية مختلفة. كما يتم الآن إنتاج مواد محددة للمنصات التي تنفذ تطبيقات مخصصة، وذلك بشكل يتوافق مع خصائص كل تطبيق.

البلاستيك Plastics

يُستخدم النايلون البلاستيكي على شكل مسحوق في عملية التلبيد والإنصهار وذلك في نمذجة الترسيب المنصهر (FDM)، ويتميز هذا النوع من البلاستيك بالقوة والمتانة والمرونة في عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتتوفر المادة عادة باللون الأبيض، ولكن يمكن تلوينها قبل الطباعة أو بعدها. كما يمكن استخدامها مع مسحوق الألومنيوم لصنع مواد طباعة ثلاثية الأبعاد. ومن المواد الأخرى مادة أكريلونيتريل بوتادين ستايرين (Acrylonitrile Butadiene Styrene - ABS) التي تُستخدم على نطاق تجاري واسع وتتوفر على شكل خيوط في طابعات نمذجة الترسيب المنصهر (FDM) الأساسية، وتتميز هذه المادة البلاستيكية بالقوة، وتتوفر منها ألوان عديدة كما هو موضح في الشكل 3.10. وتُستخدم مادة حمض اللبنيك (Polylactic Acid - PLA) كمادة لاصقة للطباعة الحجرية المجسمة (SLA) وتقنية معالجة الضوء الرقمي (DLP) وفي خيوط نمذجة الترسيب المنصهر (FDM)، وتتميز هذه المادة البلاستيكية بأنها قابلة للتحلل، وتتوفر بعدة ألوان بما فيها اللون الشفاف، وتُعد مثالية للطباعة ثلاثية الأبعاد على الرغم من أنها أقل متانة ومرونة من سابقتها أكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS).

المعادن Metals

يُعد مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ أحد أقوى المعادن وأكثرها استخدامًا لتطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد المختلفة كما هو موضح في الشكل 3.11. ويمكن طلاء الفولاذ ليزيد كالمذهب أو البرونز، كما يمكن طباعة الذهب والفضة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد مباشرة بغرض صناعة المجوهرات. يتوفر التيتانيوم على شكل مسحوق أيضًا، ويُعد واحدًا من أقوى المعادن للتلبيد الصناعي والطباعة ثلاثية الأبعاد في تقنية اللحام بالشعاع الإلكتروني (EBM).

الورق Paper

يُستخدم ورق الطباعة القياسي بشكل أساسي في تطبيقات الطباعة بالترسيب الانتقائي التدريجي بالطبقات (SDL) ثلاثية الأبعاد، وتتمثل الميزة الرئيسة للورق في سهولة الحصول عليه، ورخص ثمنه، وفي إمكانية شرائه بكميات كبيرة. تتميز النماذج ثلاثية الأبعاد التي يتم إنشاؤها باستخدام الورق وطريقة الترسيب الانتقائي التدريجي بالطبقات (SDL) بأنها آمنة بيئيًا، ويُمكن إعادة تدويرها بسهولة، كما تتطلب القليل من المعالجة والتنظيف لاحقًا، ويوضح الشكل 3.13 نموذجًا مطبوعًا بالألوان لأحد أنواع الفاكهة.

السيراميك Ceramics

يُمكن طباعة السيراميك ثلاثي الأبعاد لأغراض الزينة المنزلية، أو للمنتجات التي تحتاج إلى مادة متخصصة، ويجب حرق أجزاء السيراميك وصقلها بعد الطباعة تمامًا كما هو الحال في التطبيقات التقليدية لمواد السيراميك، ويتضح ذلك في الشكل 3.12.

163 Ministry of Education 2023 - 1447

مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد 3D Printing Materialsتحسنت المواد المستخدمة لإنشاء النماذج ثلاثية الأبعاد بشكل كبير منذ بداية ظهور الطباعة ثلاثية الأبعاد. وتتوفر العديد من المواد التي يمكن استخدامها في حالات مختلفة، وتتمتع بخصائص كيميائية مختلفة. كما يتم الآن إنتاج مواد محددة للمنصات التي تنفذ تطبيقات مخصصة، وذلك بشكل يتوافق مع خصائص كل تطبيق.--- SECTION: البلاستيك Plastics --- البلاستيك Plasticsيُستخدم النايلون البلاستيكي على شكل مسحوق في عملية التلبيد والإنصهار وذلك في نمذجة الترسيب المنصهر (FDM)، ويتميز هذا النوع من البلاستيك بالقوة والمتانة والمرونة في عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتتوفر المادة عادة باللون الأبيض، ولكن يمكن تلوينها قبل الطباعة أو بعدها. كما يمكن استخدامها مع مسحوق الألومنيوم لصنع مواد طباعة ثلاثية الأبعاد. ومن المواد الأخرى مادة أكريلونيتريل بوتادين ستايرين (Acrylonitrile Butadiene Styrene - ABS) التي تُستخدم على نطاق تجاري واسع وتتوفر على شكل خيوط في طابعات نمذجة الترسيب المنصهر (FDM) الأساسية، وتتميز هذه المادة البلاستيكية بالقوة، وتتوفر منها ألوان عديدة كما هو موضح في الشكل 3.10. وتُستخدم مادة حمض اللبنيك (Polylactic Acid - PLA) كمادة لاصقة للطباعة الحجرية المجسمة (SLA) وتقنية معالجة الضوء الرقمي (DLP) وفي خيوط نمذجة الترسيب المنصهر (FDM)، وتتميز هذه المادة البلاستيكية بأنها قابلة للتحلل، وتتوفر بعدة ألوان بما فيها اللون الشفاف، وتُعد مثالية للطباعة ثلاثية الأبعاد على الرغم من أنها أقل متانة ومرونة من سابقتها أكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS).--- SECTION: المعادن Metals --- المعادن Metalsيُعد مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ أحد أقوى المعادن وأكثرها استخدامًا لتطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد المختلفة كما هو موضح في الشكل 3.11. ويمكن طلاء الفولاذ ليزيد كالمذهب أو البرونز، كما يمكن طباعة الذهب والفضة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد مباشرة بغرض صناعة المجوهرات. يتوفر التيتانيوم على شكل مسحوق أيضًا، ويُعد واحدًا من أقوى المعادن للتلبيد الصناعي والطباعة ثلاثية الأبعاد في تقنية اللحام بالشعاع الإلكتروني (EBM).--- SECTION: الورق Paper --- الورق Paperيُستخدم ورق الطباعة القياسي بشكل أساسي في تطبيقات الطباعة بالترسيب الانتقائي التدريجي بالطبقات (SDL) ثلاثية الأبعاد، وتتمثل الميزة الرئيسة للورق في سهولة الحصول عليه، ورخص ثمنه، وفي إمكانية شرائه بكميات كبيرة. تتميز النماذج ثلاثية الأبعاد التي يتم إنشاؤها باستخدام الورق وطريقة الترسيب الانتقائي التدريجي بالطبقات (SDL) بأنها آمنة بيئيًا، ويُمكن إعادة تدويرها بسهولة، كما تتطلب القليل من المعالجة والتنظيف لاحقًا، ويوضح الشكل 3.13 نموذجًا مطبوعًا بالألوان لأحد أنواع الفاكهة.--- SECTION: السيراميك Ceramics --- السيراميك Ceramicsيُمكن طباعة السيراميك ثلاثي الأبعاد لأغراض الزينة المنزلية، أو للمنتجات التي تحتاج إلى مادة متخصصة، ويجب حرق أجزاء السيراميك وصقلها بعد الطباعة تمامًا كما هو الحال في التطبيقات التقليدية لمواد السيراميك، ويتضح ذلك في الشكل 3.12.2023 - 1447--- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: شكل 3.10: مواد بلاستيكية للطباعة ثلاثية الأبعاد Description: An image showing several spools of colorful plastic filaments, commonly used in 3D printing. The spools are stacked vertically, displaying a range of colors including red, orange, yellow, green, blue, and purple. Context: Illustrates the variety of plastic filaments available for FDM 3D printing, as mentioned in the accompanying text about plastic materials.**FIGURE**: شكل 3.11: مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ للطباعة ثلاثية الأبعاد Description: An image depicting a metallic powder, identified as stainless steel powder, being processed or poured into a machine, likely for 3D printing. A yellow warning symbol is visible on the machine's surface. Context: Shows the form of stainless steel powder used in metal 3D printing applications, as described in the text.**FIGURE**: شكل 3.12: الطباعة ثلاثية الأبعاد بمادة السيراميك Description: An image displaying various 3D printed ceramic objects. These include a tall, ornate vase-like structure and several intricate, snowflake-shaped decorative pieces, all exhibiting a matte, earthy ceramic finish. Context: Provides visual examples of ceramic objects produced through 3D printing, highlighting their use for decorative and specialized products as discussed in the text.**FIGURE**: شكل 3.13: نموذج مطبوع بالألوان الكاملة لبرتقالة Description: An image of a 3D printed model of an orange, demonstrating full-color printing capabilities. The model accurately captures the texture and vibrant color of a real orange. Context: Illustrates the outcome of 3D printing using paper and SDL technology, specifically showcasing the ability to print full-color models of objects like fruit, as mentioned in the text.