الطباعة ثلاثية الأبعاد من الصفر

 

المؤلف

 

بسم الله

 

رب اشرح لي صدري، ويسر لي أمري، وأحلل عقدة من لساني، يفقهوا قولي.

 

هحاول إن شاء الله أعمل سلسلة بوستات عن الطباعة ثلاثية الأبعاد من الصفر.

 

من باب نشر العلم والوعي بالتكنولوجيا دي وكمان لإن دي حاجة أنا حاببها وحابب أتكلم فيها ولعلها تكون باب لحاجات أحسن في المستقبل إن شاء الله ليا وللي بيقرأ.

 

اتواصلوا معايا لو حابين اتكلم في جزئية باستفاضة أكتر.

 

Mail: abdulrahmantar9@gmail.com

إعداد/ م. عبد الرحمن طارق Abdulrahman Tarek .

.

مقدمة

 

الطباعة ثلاثية الأبعاد مش جديدة زي ما كتير مننا فاهمين.

 

ولا هي نوع واحد أو اتنين.

 

هنتكلم إن شاء الله عن تاريخ الطباعة ثلاثية الأبعاد.

 

باختصار شديد وأيه هي الطباعة ثلاثية الأبعاد.

.

الجزء الأول

 

متى بدأت الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

 

أول ظهور للطباعة ثلاثية الأبعاد كان في سنة 1981 م

 

على أيد العالم الياباني الدكتور هيديو كوداما (Dr.Hideo Kodama)

 

وكانت من نوع الـ Stereolithography (SLA) …..

 

بعدها بـ 7 سنين في سنة 1988 ظهرت نوع جديد من الماكينات

 

وهي الـ Selective Laser Sintering (SLS) على

 

أيد كارل ديكارد (Carl deckard) في جامعة تكساس.

 

بعدها بفترة قصيرة ظهرت الـ Fused deposition modeling (FDM) ودي أشهر نوع من أنواع الطابعات الموجودة دلوقتي.

 

[هتكلم عنهم بعد كدا بتفصيل أكتر إن شاء الله إعرف أساميهم دلوقتي لو أول مرة تشوفهم]

 

يعني أشهر الطابعات كلها ظهرت في الثمانينيات مش وليدة الألفينات زي مكتير مننا فاكرين أو زي مكنت أنا فاكر…

 

بدأت الطباعة ثلاثية الأبعاد تتشهر بعد كدا في الألفينات.

 

مع وجود شركات زي الـ Reprap والـ Makerbot

 

ويعتبروا أوائل الناس في المجال دا

 

بعد كدا بدأت تحصل طفرة في العالم في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد

 

واللي يقدر سوقها بـ 11.58 مليار دولار

 

على حسب آخر إحصائية اتعملت في 2019 والرقم بيكبر….

 

واللي متوقع يوصل لـ 7 أضعاف الرقم في سنة 2027 م.

 

فدا معناه انها تكنولوجيا لا يستهان بيها ولا بالسوق بتاعها.

 

** ** ** ** ** **

 

ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

 

الطّباعة ثلاثيّة الأبعاد هي إحدى تقنيات “التصنيع بالإضافة”،

 

حيث يتم تصنيع القطع عن طريق تقسيم التصاميم ثلاثية الأبعاد إلى طبقات صغيرة جدا

 

باستخدام برامج الحاسوبية

 

ومن ثم يتم تصنيعها باستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد

 

عن طريق طباعة طبقة فوق الأخرى حتى يتكون الشكل النهائي.

 

ببساطة أكتر نقدر نتخيلها زي البطاطس الشيبسي ..

 

انت بتقطع حبة البطاطس دي لشرائح صغيرة

 

كل شريحة على ارتفاع أو بعد معين من الشريحة التانية (سُمك الشريحة).

 

لو جيت وجمعت الشرائح دي بنفس الترتيب اللي قطعت بيه ولزقتهم في بعض هيرجعلك شكل حباية البطاطس دي زي ما كانت في الأول.

 

وطبعا كل لما كان سمك شريحتك اللي مقطعها دي كان أصغر كل لما الشكل النهائي لحبة البطاطس كان أفضل وأعلى في الجودة.

 

دا بالظبط اللي بيحصل في الطباعة ثلاثية الأبعاد

 

لكن بدل تقطيع حبة البطاطس أنت بتبنيها من الصفر

 

والتقطيع دا بيتم على السوفتوير على نوع من البرامج اسمهم الـ Slicers .

 

الفكرة إنك بيبقى عندك تصميم لحاجة معينة ككتلة واحدة

 

بتدخلها بعد كدا على الـ Slicer علشان بعد كدا يدخل على الثري دي برنتر 3D Printer أو الطابعة ثلاثية الأبعاد اللي عندك

 

علشان تبدأ تبني طبقات فوق بعضها من الخامة اللي بتستخدمها.

.

الجزء الثاني

 

اتكلمت في الجزء اللي فات نبذة عن تاريخ الـ 3D Printing واتكلمت شوية عن إيه هيا التكنولوجيا دي وإزاي بتشتغل…

 

المرة دي هتكلم إن شاء الله عن إيه اللي التكنولوجيا دي تقدر تعمله…

.

طيب إيه المجالات اللي بتستخدم فيها الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

 

1- الإنتاج الشخصي

 

ودي بتسمح للمصنعين أو الهواة إنهم يعملوا منتجات على حسب الطلب

 

زي: علاقة مفاتيح ليها شكل معين

 

جراب للموبايل مكتوب عليه إسم الشخص اللي بيستخدمه وقيس على كدا كتير

 

كمان تقدر تستخدمها في انك تبدل أجزاء عندك في آلة زي مثلا: ترس، مقبض، غطاء..

 

أو لو في البيت حاجة مكسورة وعايز تبدلها ومش موجودة أو سعرها غالي جدا ودا لإنها مش متوفرة بكثرة بتصممها وتطبعها.

 

2- المجال الطبي

 

زي جبيرة بتختلف شكلها ولونها وحجمها من مريض لمريض

 

وأعضاء صناعية (Prosthetics) للمبتورين.

 

كمان بيتم تطوير طباعة الأنسجة والمواد الحيوية

 

علشان نقدر نطبع بعد كدا أعضاء زي القلب والرئة علشان تحل مكان العضو المتضرر

 

وتم بالفعل طباعة أذن ومناخير ورئة (عن طريق طباعتها بأنسجة حية) وأوعية دموية، كمان تمت طباعة عظام، أدوية، جلد صناعي، شرائح للعظام… وغيرهم.

طباعة الأنسجة والمواد الحيوية

 

3- مجال الطيران

 

أجزاء صغيرة ومعقدة بتحتاج لطرق خاصة كدا في التصنيع يمكن عملها بدقة أعلى وتصاميم معقدة أكتر باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد ودا لإن كل كيلو بيفرق في الطيارة باستخدام تقنية الـ Topology Optimization في التصميم ودا يخليك تقدر تعمل جزء معين بيأدي نفس الوظيفة ولكن بوزن أخف وممكن كفاءة أعلى ودا مكانش ممكن قبل كدا بالطرق التقليدية بالشكل اللي موجود في الـ 3D Printing .

 

4- مجال السيارات

 

شركة Koenigsengg السويدية دخلت في عربياتها الفارهة الجديدة أجزاء باستخدام تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد

 

وكمان العربية السوبر The Blade ودي تعد أول سيارة من الفئة دي باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد

 

وشركة تانية قامت بطباعة سيارة بالكامل زي الشركة الإيطالية X Electrical Vehicle

 

واللي بدورها بتقلل تكلفة التصنيع بنسبة 70 % على حسب كلام الشركة.

 

5- الأزياء والموضة

 

زي المجوهرات و الاكسسوارات والفساتين اللي مطبوعة بالكامل بالتكنولوجيا دي.

 

6- البناء

 

ومن النوع دا بتكون أغلى برنتر في العالم واللي بيوصل سعرها لـ 2.5 مليون دولار واللي تقدر تبني بيت بالكامل تقدر تعيش فيه ومش بعيد تكون سمعت عن المباني اللي معمولة بالكامل بالـ 3D Printing في دبي ودول تانية زي روسيا وغيرها.

 

7- المجال البحري

 

يمكن طباعة أحياء مرجانية باستخدام الطلاعة ثلاثية الأبعاد

 

ودا مش بس أساسي لحياة الكائنات البحرية اللي أتأثرت بسبب الاحتباس الحراري لا دا كمان مفيد للإنسان لأنها بتحمي الإنسان من الأعاصير ودا اللي عملوه في جزر المالديف.

 

8- الصناعات السينيمائية

 

تقدر تعمل Masks للممثلين في الأفلام ودا لأن التعديل فيها بيكون سهل فتقدر تصمم أي شكل وتطبعه

 

وأزياء، شخص طبع بدلة Iron-Man كاملة واللي يقدر يبيعها بعد كدا بسعر يوصل لـ 3000 دولار بالرغم من انها كلفتة أقل من كدا وفي 2013 بدلة اتباعت بـ 35000 دولار!

 

٩-الفضاء

 

رواد الفضاء اوقات بيبقوا محتاجين أداة معينة مش معاهم فبتقوم الشركة الأم عاملة تصميم للأداة دي وبعتاها لرائد الفضاء بيطبعها على الـ 3D Printer اللي عنده ويستخدمها ومثال على كدا وكالة NASA .

 

وحاليا بيعملوا مكان يحاكي الحياة على المريخ باستخدام الـ 3D Printing .

 

في الجزء القادم إن شاء الله هتكلم عن Softwares اللي بتحتاجها علشان تعمل تبدأ عملية الطباعة.

.

الجزء الثالث

 

اتكلمنا عن ايه هيا الطباعة ثلاثية الأبعاد وتاريخها واستخداماتها في الجزئين اللي فاتوا

 

دلوقتي أنا عجبتني التكنولوجيا وفكرتها أبدأ منين؟

 

علشان تبدأ محتاج نوعين من البرامج علشان تقدر تطبع الجزء بتاعك

 

1- CAD Programs .

 

2- Slicer .

 

الأول لتصميم الجزء اللي أنت عايزه والتاني لتقطيعه علشان يتجهز للطباعة زي متكلمنا في أول جزء.

.

طب لازم يكون عندي مهارة التصميم علشان أبدأ؟

 

لا، مش شرط ودا لإن في تصميمات كتيرة متوفرة على النت تقدر تنزلها بصيغة stl وتستخدمها

.

ليه صيغة stl ؟

 

ودا لإن الـ Slicer بيحتاج الملف من النوعية دي علشان بتقسم التصميم بتاعك لـ Polygons وبيحتوي على المعلومات الداخلية والخارجية للنموذج بتاعك..

 

تخيل لو عامل مكعب مجوف والبرنامج اللي أنت شغال بيه اداك الشكل الخارجي بس مش هيطلع معاك التجويف الداخلي للمكعب.

 

طب ليه استخدم Slicer مشغل البرنتر Printer بالملف اللي معايا وخلاص؟

 

الثري دي برنتر مش بتعرف تترجم أو تفهم ملفات الـ CAD لوحدها فبتحتاج مترجم يحولها الملف للغة تفهمها وفي حالتنا دي بيكون بصيغة gcode .

.

 

لا ثواني كدا أنا تهت منك مين مات؟

 

بس يا صديقي ببساطة كدا الملف اللي بتصممه بتحفظه بصيغة stl علشان يقدر يتعامل معاه الـ Slicer . يقوم الـ slicer واخد الملف بتاعك محوله لسلسلة من الأوامر بصيغة الـ gcode علشان تفهمها البرنتر وتبدأ تحرك على أساسها المواتير بتاعتها…

 

زي بالظبط في البرمجة محتاج Compiler للكود بتاعك علشان يحوله للغة الكمبيوتر يقدر يفهمها اللي هيا الـ Machine Language وبدوره يقدر يتعامل معاها وينفذ الأمر اللي اديتهوله.

 

في برامج CAD كتيرة موجودة في السوق تقدر تستخدمها منها المجاني والمدفوع.

 

.

من البرامج المجانية:

 

  • برنامج TinkerCAD

 

[مناسب جدا للمبتدئين في مجال التصميم ودا لإنه بيعتم على استخدام أشكال لبناء المجسم الثري دي]

 

  • برنامج Blender

 

[مجاني ومفتوح المصدر وبعتبره اسطورة البرامج المجانية للتصميم فيه تقريبا كل حاجة من Modeling, realistic rendering, sculpting, animation, virtual effects وغيرهم].

 

  • برنامج Sketchup (free web)

 

[ودا اللي عاملاه شركة google وفيه إمكانيات تناسب من أول المبتدئ للمتقدم].

 

  • برنامج Fusion 360 (free for personal use and startups)

 

[ودا مناسب لعمل الأجزاء الميكانيكية].

 

  • برنامج BRLCAD

 

[ودا كانت بتستخدمه وزارة الدفاع الأمريكية وبقى Open Source].

 

  • برنامج Free CAD .

 

  • برنامج Open SCAD .

 

  • وغيرهم….

.

والمدفوعة زي:

 

  • برنامج Sketch up [النسخة الكاملة منه مدفوعة].

 

  • برنامج Fusion 360 [النسخة الكاملة منه مدفوعة].

 

  • برنامج Rhino 3D [من البرامج القوية جدا في المجال واللي بتقدر من خلاله تعمل أشكال معقدة لكنه بيحتاج تعلم كتير ودا لإنه للمستوى المتقدم والاحترافي].

 

  • برنامج 3ds Max [مستخدم في عمل جميع أنواع النماذج ثلاثية الأبعاد زي: الألعاب، العمارة، الطباعة ثلاثية الأبعاد].

 

  • برنامج SolidWorks [لعمل أجزاء إحترافية للاستخدامات الميكانيكية].

 

  • برنامج Maya .

 

  • برنامج Inventor .

 

  • برنامج Siemens NX .

.

كمان Slicers زي:

 

  • برنامج Ultimaker cura (free) .

 

  • برنامج Simplify3D (paid) .

 

  • برنامج slic3r (free) .

 

  • برنامج Repetier (free) .

 

  • برنامج OctoPrint (free) .

هسيب إن شاء الله لينكين في التعليقات الي حابب يقرأ أكتر عن الموضوع.

.

ودول اللينكين للي حابب يقرأ أكتر ويعرف أسعار البرامج المدفوعة إيه.

 

Software For 3D Printing

https://ultimaker.com/learn/what-software-to-use-for-3d-printing

.

وبكدا نكون غطينا جزء السوفتوير اللي بتتعامل معاه كـ User للتكنولوجيا دي ودا كل اللي هتحتاجه إن شاء الله علشان يكون الموديل بتاعك جاهز للطباعة.

 

الجزء الجاي إن شاء الله عن أنواع الـ 3D printers اللي موجودة حاليا، لإنك دلوقتي عرفت أنت عايز إيه وعرفت هتجهزه للطباعة إزاي فاضل المرحلة الأخيرة وهي أطبعه على إيه؟

.

الجزء الرابع

 

المرحلة الأخيرة وهي الطباعة

 

كيف تطبع الخنزير؟

 

[ الصورة الوحيدة اللي لقيتها شارحة الفكرة بشكل كويس لكن للأسف بيطبعوا خنزير.. ما علينا].

 

 

مبدأيا في 7 أنواع من الطابعات:

 

1. طابعة Fused Deposition Modeling (FDM) .

 

2. طابعة Stereolithography (SLA) [نفس فكرة العمل للـ DLP و الـ LCD

 

الاختلاف بيكون في طريقة تجميد الريزن المستخدم للطباعة وكلهم بيندرجوا تحت مسمى الـ Vat Polymerization ].

 

4. طابعة Binder Jetting (BJ) .

 

5. طابعة Material Jetting (MJ) .

 

6. طابعة Selective Laser Sintering (SLS) .

 

7. طابعة Selective Laser Melting (SLM) .

 

8. طابعة Sheet Lamination .

 

9. طابعة Direct Energy Deposition .

 

هنتكلم هنا إن شاء الله عن 3 من أشهر الأنواع

 

خلينا نمشي بظهورهم الزمني:

.

1- النوع Stereolithography(SLA) .

 

وفي النوع دا بتستخدم الطابعة سائل إسمه الريزن (Resin) ودا عبارة عن Monomer (سائل) بيحتاج Catalyst (زي الضوء مثلا) علشان يحوله إلي Polymer (صلب).

 

مصدر الضوء هنا هو شعاع الليزر.

 

بيكون في زي Platform وفوقها سمك الطبقة اللي عايزنها من سائل الريزن (وليكن 0.1mm) بعد كدا بجمد أول طبقة على الشكل اللي أنا عايزه وبعدين ببني فوقيها التانية بنفس الطريقة وهكذا… [ لو تفتكروا مثال البطاطساية في أول جزء].

 

دقة التكنولوجيا دي بتوصل من 25 لـ 100 مايكرون (سمك الطبقة)… علشان تقدر تتخيل معايا،

 

قطر شعرة الإنسان من 17 لـ 181 مايكرون ولك أن تتخيل الدقة.

.

2- النوع Selective Laser Sintering (SLS) .

 

ودي حاليا الأغلى في التلت أنواع وبتستخدم Polymer Powder أو نقدر نقول حبيبات البلاستيك أو بلاستيك باودر

 

وهنا برده بيتم تسليط شعاع ليزر قوي علشان يصهر حبيبات البلاستيك دي ويدمجهم في بعض في أماكن محددة علشان يعملنا الطبقة بتاعتنا

 

واللي بتكون دقتها من 80 لـ 120 مايكرون.

 

طريقة عملها هي وعاء فيه البلاستيك الباودر

 

فوق الـ Build Plate بسمك أول طبقة تنصهر وتتجمد في لحظات بعدها ينزل مقدار طبقة كمان ( على حسب سمك الطبقة اللي محددها للمكنة)

 

بيتفرش طبقة جديدة من حبيبات البلاستيك دا بعد كدا بيتسلط الليزر على الجزء المراد وهكذا..

.

3- النوع Fused deposition modeling (FDM) .

 

وهو الأشهر بين كل الأنواع وأكثرهم انتشارا ودا يرجع لسعره اللي بيبدأ من حوالي 170 دولار أو أقل .. ودي بتستخدم بلاستيك على شكل خيط أو الفيلامينت (Filament).

 

ودا بيكون منه أنواع بلاستيك كتير زي الـ PLA والـ ABS وغيرهم…

 

[لو حابين نتكلم عن الخامات ممكن أتكلم عنهم في جزء بعد كدا إن شاء الله ].

.

طيب ودي بتشتغل إزاي؟

 

دي بتشتغل بطريقة مختلفة شوية عن الطابعتين اللي فوق

 

وهي أنك بيكون عندك الـ Build Plate بتاعك فاضي وبتبدأ الطابعة تسيح الفيلامنت وتبنيه طبقات فوق بعض… نفس فكرة مسدس الشمع

 

بيدخل من ناحية صلب ويطلع سائل من الناحية التانية (الـ Nozzle) وينزل أول طبقة بعدها يطلع مقدار طبقة، ينزل بلاستيك للطبقة اللي بعدها وهكذا…

 

بتوصل دقته من 50 لـ 400+ مايكرون

 

ملحوظة: الـ FDM مش بس بلاستيك ممكن يطبع معادن، خرسانة، طين فخار، أنسجة حية.. وغيرهم

 

وفي حاليا الـ Large Scale FDM Printing واللي بتقدر من خلاله تطبع مجسمات عملاقة زي: السيارات، البيوت، مراكب، طيارات، مانيكان، ديكورات وغيرهم…

 

لك أن تتخيل تقدر توصل بيه لإيه!!

 

وبكدا نكون طبعنا الخنزير بتاعنا – قصدي المنتج – ووصلنا لآخر المقالات التثقيفية عن التكنولوجيا

 

كل دي قشور عن المجال… في تفاصيل كتيرة موجودة فكل جزء أنا إتكلمت عنه..

 

اتواصلوا معايا لو حابين اتكلم في جزئية باستفاضة أكتر. (في بداية المقال)

.

لتحميل المقالة في صورة ملف PDF : من هــنــا.

*

اضغط هنا لتتابع صفحتنا علي الفيس بوكأو 

*****************************

handwave-yellow

مواضيع ذات صلة

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

handwave-yellow

**************************************

ملاحظة

  • إذا كان لديك مقالة تريد نشرها أو لديك تعديل أو اقتراح جيد ، فمن فضلك سجل اقتراحك في تعليق علي الموضوع .
  • أو راسلنا علي البريد التالي لنشر مقال خاص بك : info@inst-sim.com

مكتبة محاكاة الأجهزة

أترك تعليق