تستكشف هذه النظرة العامة المتعمقة المواد البلاستيكية والمعدنية المستخدمة على نطاق واسع للطباعة ثلاثية الأبعاد ، وتتناقض مع خصائصها واستخداماتها ، وتوفر نهجًا منظمًا لمساعدتك على اختيار المواد المثلى استنادًا إلى متطلباتك وأهدافك المحددة.
طباعة بلاستيكية ثلاثية الأبعاد
لقد أحدثت طباعة البلاستيك ثلاثية الأبعاد ثورة في التصنيع ، مما يسمح بنماذج أولية أسرع وإنتاج الأجزاء المخصصة عبر مختلف الصناعات. إن الاستفادة من إمكاناتها الكاملة ، فإن فهم أنواع المواد والعمليات البلاستيكية المتاحة هو المفتاح. يوفر كل مجموعة من المواد والعمليات مزايا مميزة ، مناسبة لتطبيقات مختلفة بناءً على عوامل مثل القوة والمتانة والمرونة وجودة السطح.
أنواع المواد البلاستيكية
يتم تصنيف مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى البلاستيك الحراري ، والمواد البلاستيكية الحرارية ، والمرفق. تتصرف كل من هذه المواد بشكل مختلف تحت الحرارة والإجهاد ، مما يؤثر بشكل مباشر على مدى ملاءمة تطبيقاتها.
| نوع المواد | خصائص مفتاح | التطبيقات الشائعة |
| اللدائن الحرارية | إعادة التذمر وقابلة لإعادة الاستخدام ؛ عادة قوية ومرنة | النماذج الأولية ، الأجزاء الميكانيكية ، العبوات |
| ترموزيج البلاستيك | هاردن بشكل دائم بعد المعالجة ؛ مقاومة حرارة ممتازة | العوازل الكهربائية ، الصب ، المكونات الصناعية |
| المرنة | يشبه المطاط ، مرنة للغاية ومرنة | الأجهزة القابلة للارتداء ، والأختام ، الموصلات المرنة |
البلاستيك الحراري : هذه هي المواد الأكثر شيوعًا في الطباعة ثلاثية الأبعاد لأنه يمكن ذوبانها وإعادة تشكيلها وإعادة تدويرها. هذا يجعلها متعددة الاستخدامات لمجموعة من المنتجات.
البلاستيك الحراري : بمجرد صلابة ، لا يمكن إذابة هذه المواد مرة أخرى. ارتفاع درجة الحرارة والمقاومة الكيميائية تجعلها مناسبة للأجزاء الصناعية والمكونات المعرضة للظروف القصوى.
المرن : المعروف عن قابلية التمدد والمرونة ، واللواستومرات مثالية للأجزاء التي تتطلب المرونة أو تشوه متكرر دون كسر.
مزيد من التفاصيل حول اللدائن الحرارية مقابل المواد الحرارية.
عمليات الطباعة البلاستيكية ثلاثية الأبعاد
توفر كل عملية طباعة ثلاثية الأبعاد فوائد فريدة من حيث التكلفة والتفاصيل وخيارات المواد. يعتمد اختيار العملية على جودة الجزء المطلوبة والمتانة وسرعة الإنتاج.
| العملية | مزايا | العيوب |
| FDM (نمذجة ترسيب تنصهر) | التكلفة المنخفضة ، وإعداد سهل ، وتوافر واسع للمواد | دقة محدودة وخطوط طبقة مرئية ، أبطأ للتفاصيل العالية |
| SLA (تخطيط مجسم) | دقة عالية ، نهاية السطح الأملس | أكثر تكلفة ، يمكن أن تكون الراتنجات هشة |
| SLS (تلبد الليزر الانتقائي) | قوة عالية ، جيدة للهندسة المعقدة ، لا توجد دعامات مطلوبة | ارتفاع تكلفة ، الانتهاء من السطح الخام ، معالجة المسحوق المطلوبة |
FDM : معروف بقدرته على تحمل التكاليف وسهولة الوصول إليه ، يعد FDM مثاليًا للنماذج الأولية السريعة أو النماذج الكبيرة والأقل تفصيلاً. وهي شائعة في الإعدادات التعليمية والتطبيقات الهواة بسبب انخفاض تكلفة الدخول للمعدات.
SLA : تنتج SLA أجزاء عالية الدقة للغاية ، مما يجعلها مثالية للنماذج المعقدة التي تتطلب تشطيبات سلسة ، مثل تلك المستخدمة في المجوهرات أو طب الأسنان. ومع ذلك ، يمكن أن تكون المواد هشة ، مما يحد من استخدامها للنماذج الأولية الوظيفية.
SLS : قدرة SLS على طباعة أجزاء قوية ودائمة دون الحاجة إلى هياكل الدعم تجعلها مثالية للنماذج الأولية الوظيفية والأجزاء ذات الأشكال الهندسية الداخلية المعقدة. الجانب السلبي هو ارتفاع تكلفته والحاجة إلى معالجة ما بعد المعالجة لتحسين الانتهاء من السطح.
FDM 3D الطباعة
FDM ، أو نمذجة الترسب المنصهرة ، هي تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد الأكثر اعتمادها على نطاق واسع. تحظى بشعبية بالنسبة لبساطتها وفعاليتها من حيث التكلفة وتنوع خيوط البلاستيك الحرارية المتاحة.
مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد الشهيرة
| مواد | خصائص | الطباعة |
| جيش التحرير الشعبى الصينى | قابلة للتحلل ، سهلة الطباعة ، وتكلفة منخفضة | النماذج الأولية ، نماذج الهوايات ، الوسائل البصرية |
| القيمة المطلقة | قوي ، مقاوم للأثر ، ومقاوم للحرارة | الأجزاء الوظيفية ، مكونات السيارات |
| Petg | مرنة ، أقوى من PLA ، ومقاومة كيميائية | الحاويات والأجزاء الميكانيكية والنماذج الوظيفية |
| TPU | مرنة ، تشبه المطاط ، مرنة للغاية | حشوات ، أحذية ، أجزاء مرنة |
PLA : إنه قابل للتحلل ومتوفر على نطاق واسع ، مما يجعلها مادة من أجل النماذج الأولية والمشاريع التعليمية. ومع ذلك ، فإنه يفتقر إلى المتانة اللازمة للاستخدام الوظيفي على المدى الطويل.
ABS : تفضل هذه المادة في صناعات السيارات والإلكترونيات لأنها توفر توازنًا جيدًا بين القوة ومقاومة الحرارة والمتانة. ومع ذلك ، فإنه يتطلب سريرًا ساخنًا وتهوية بسبب الانبعاثات أثناء الطباعة.
PETG : الجمع بين سهولة PLA وقوة ABS ، يستخدم PETG عادة للأجزاء الوظيفية التي تحتاج إلى تحمل الإجهاد والتعرض للمواد الكيميائية.
TPU : TPU هو خيوط مرنة مع خصائص تشبه المطاط ، مما يجعلها مثالية للأجزاء التي تتطلب المتانة والمرونة ، مثل التكنولوجيا أو الأختام القابلة للارتداء.
SLA 3D الطباعة
يستخدم SLA (مجسم مجسم) ليزر الأشعة فوق البنفسجية لعلاج راتنجات سائلة في أجزاء صلبة ، طبقة تلو الأخرى. إنه يتفوق في إنشاء كائنات مفصلة للغاية وسلسة ، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للصناعات التي تكون الدقة أمرًا بالغ الأهمية.
خصائص مواد الطباعة 3D الشهيرة
| المواد الشائعة | خصائص | الاستخدامات الشائعة |
| الراتنجات القياسية | التفاصيل العالية ، الانتهاء السلس ، هش | النماذج الجمالية ، نماذج مفصلة |
| راتنجات صعبة | مقاوم للأثر ، أفضل المتانة | الأجزاء الوظيفية ، التجميعات الميكانيكية |
| راتنجات قابلة للتصوير | احترق بشكل نظيف لتطبيقات الاستثمار | المجوهرات ، صب الأسنان |
| راتنجات مرنة | مرونة تشبه المطاط ، انخفاض الاستطالة عند الاستراحة | قبضة ، أجهزة قابلة للارتداء ، مكونات اللمس الناعم |
الراتنجات القياسية : تستخدم على نطاق واسع لإنشاء نماذج مفصلة للغاية وجذابة بصريًا ولكنها غالبًا ما تكون هشة للغاية للاستخدام الوظيفي.
راتنجات صعبة : مصممة للأجزاء التي تتطلب المزيد من القوة والمتانة ، هذه الراتنجات مثالية للنماذج الأولية الوظيفية حيث يجب أن تقاوم المادة الإجهاد الميكانيكي.
الراتنجات القابلة للتصوير : هذه الراتنجات تحترق بشكل نظيف ، مما يجعلها مثالية لإلقاء الأجزاء المعدنية ، مثل المجوهرات أو تيجان الأسنان ، حيث تكون الدقة أمرًا حيويًا.
راتنجات مرنة : تقديم خصائص تشبه المطاط ، يمكن استخدام هذه الراتنجات في التطبيقات التي تتطلب كل من التفاصيل والمرونة ، مثل السيطرة الناعمة أو الأجهزة القابلة للارتداء.
SLS 3D الطباعة
تلبد الليزر الانتقائي (SLS) هو عملية طباعة ثلاثية الأبعاد قوية تستخدم ليزر لتلبيس البلاستيك المجفف ، مما يخلق أجزاء متينة للغاية دون الحاجة إلى هياكل الدعم. يستخدم SLS بشكل شائع في صناعات مثل Aerospace و Automotive لإنشاء أجزاء وظيفية.
الطباعة ثلاثية الأبعاد SLS خصائص
| مواد | خصائص | المواد الاستخدامات المثالية |
| نايلون (PA12 ، PA11) | قوية ودائمة ومقاومة للارتداء والمواد الكيميائية | النماذج الوظيفية ، الأجزاء الميكانيكية ، العبوات |
| نايلون مملوءة بالزجاج | زيادة الصلابة ومقاومة الحرارة | أجزاء عالية الضغط ، التطبيقات الصناعية |
| TPU | خصائص مرنة ، متينة ، تشبه المطاط | الأجهزة القابلة للارتداء ، موصلات مرنة ، حشيات |
| الألمنيوم | نايلون مختلط مع مسحوق الألومنيوم ، مقاوم للحرارة | أجزاء قاسية ، خصائص ميكانيكية محسنة |
النايلون : معروف بقوته ومتانته ، يعد النايلون مثاليًا للنماذج الأولية الوظيفية وأجزاء الإنتاج. مقاومتها للارتداء والمواد الكيميائية تجعلها مادة للتطبيقات الميكانيكية والصناعية.
النايلون المليء بالزجاج : إضافة الألياف الزجاجية تزيد من الصلابة ومقاومة الحرارة ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات عالية الضغط وعالية الحرارة مثل مكونات محرك السيارات.
TPU : مثل استخدامه في FDM ، يعد TPU في SLS ممتازًا لإنتاج أجزاء مرنة ذات متانة جيدة ، مثل الأختام ، والحشيات ، والتكنولوجيا القابلة للارتداء.
الألمنيوم : هذه المادة المركبة عبارة عن مزيج من مسحوق النايلون والألومنيوم ، مما يوفر قوة ميكانيكية محسنة ومقاومة للحرارة ، مما يجعلها خيارًا جيدًا للأجزاء الصناعية التي تحتاج إلى صلابة ومتانة إضافية.
مقارنة مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد وعملياتها
| تتميز | FDM | SLA | SLS |
| دقة | منخفضة إلى متوسطة | عالية جدا | واسطة |
| الانتهاء من السطح | خطوط الطبقة المرئية | ناعمة ، لامعة | خشنة ، محببة |
| قوة | معتدل (يعتمد على المواد) | منخفضة إلى متوسطة | عالية (خاصة مع النايلون) |
| يكلف | قليل | متوسطة إلى عالية | عالي |
| الهندسة المعقدة | هياكل الدعم المطلوبة | هياكل الدعم المطلوبة | لا توجد دعامات مطلوبة |
FDM : الأفضل للنماذج الأولية ذات الميزانية المنخفضة والأجزاء الوظيفية مع التركيز أقل على الجماليات.
SLA : مثالي لأجزاء مفصلة للغاية ، مرضية بصريًا ، وإن لم تكن قوية مثل أجزاء FDM أو SLS.
SLS : يوفر أفضل توازن بين القوة والتعقيد للنماذج الأولية الوظيفية وإنتاج الدُفعة الصغيرة ، وإن كان بتكلفة أعلى.
الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد
تستخدم الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في المقام الأول للتطبيقات عالية الأداء في الصناعات مثل الفضاء والسيارات والمجالات الطبية. إنه يتيح إنشاء هندسة خفيفة الوزن وقوية ومعقدة ستكون مستحيلة مع التصنيع التقليدي.
الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد خصائص
| مواد | خصائص | المواد المشتركة |
| الفولاذ المقاوم للصدأ | مقاوم للتآكل ، متين | يزرع طبية ، أدوات ، قطع غيار الطيران |
| الألومنيوم | قوة خفيفة الوزن ، مقاومة للتآكل ، معتدلة | الفضاء والسيارات والهياكل الخفيفة الوزن |
|
|
|
التيتانيوم | قوية للغاية وخفيفة الوزن وتوافق حيويا | يزرع الطبية ، الفضاء ، أجزاء الأداء | | Inconel | درجات الحرارة العالية وسبائك النيكل المقاومة للتآكل | شفرات التوربينات ، والمبادلات الحرارية ، وأنظمة العادم |
يتم اختيار مواد الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد بناءً على متطلبات التطبيق المحددة ، مثل مقاومة الحرارة ، ومقاومة التآكل ، أو التوافق الحيوي للاستخدام الطبي.
بدائل للطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية
إذا لم تكن الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية الكاملة ضرورية ، لكنك لا تزال بحاجة إلى خصائص محسّنة ، فهناك بدائل مثل الخيوط المركبة أو البلاستيك المملوءة بالمعادن.
| البديلة | الخصائص | التطبيقات المثالية |
| خيوط مركبة | خفيفة الوزن ، تصلب متزايد ، سهلة الطباعة | النماذج الأولية الوظيفية ، أجزاء خفيفة الوزن |
| البلاستيك المملوء بالمعادن | يحاكي مظهر ومظهر المعدن ، والتكلفة المنخفضة | الأجزاء الزخرفية والمشاريع الفنية |
تسمح هذه المواد بخصائص تشبه المعادن دون تعقيد أو تكلفة الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية الكاملة ، مما يجعلها مثالية للأجزاء الوظيفية التي لا تتطلب قوة متطرفة.
إرشادات خطوة بخطوة لاختيار مادة الطباعة ثلاثية الأبعاد الصحيحة
1. تحديد متطلبات التطبيق الخاصة بك
ابدأ بتوضيح ما تحتاجه بوضوح في الجزء المطبوع ثلاثي الأبعاد الخاص بك:
ما هي الخصائص الميكانيكية اللازمة (القوة ، المرونة ، المتانة)؟
هل ستتعرض للحرارة أو المواد الكيميائية أو العوامل البيئية الأخرى؟
هل يجب أن تكون آمنة من الطعام أو متوافقة حيوياً أو تلبية معايير السلامة الأخرى؟
ما هو الانتهاء من السطح المطلوب ومظهره؟
2. النظر في عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بك
ستؤثر تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد التي تستخدمها على خيارات المواد الخاصة بك:
تستخدم طابعات FDM (نمذجة ترسب تنصهر) خيوط لدائن حرارية مثل PLA و ABS و PETG و NYLON.
تستخدم طابعات SLA (مجسمة) و DLP (معالجة الضوء الرقمي) راتنجات البوليمر الضوئي.
الطابعات SLS (تلبيد الليزر الانتقائي) تستخدم الطابعات عادة المسحوق نايلون أو TPU.
تستخدم الطابعات المعدنية ثلاثية الأبعاد المعادن مثل الفولاذ المقاوم للصدأ ، وسبائك التيتانيوم ، وسبائك الألومنيوم.
3. مطابقة خصائص المواد مع متطلبات التطبيق
ابحث عن خصائص المواد المتوافقة مع الطابعة وقارنها باحتياجات التطبيق الخاصة بك:
من أجل القوة والمتانة ، فكر في القيمة المطلقة أو النايلون أو PETG.
للمرونة ، انظر إلى TPU أو TPC.
لمقاومة الحرارة ، ABS ، نايلون ، أو نظرة خاطفة هي خيارات جيدة.
من أجل سلامة الأغذية أو التوافق الحيوي ، استخدم مواد مخصصة من الدرجة الطبية أو الطبية.
4. تقييم سهولة الاستخدام وما بعد المعالجة
النظر في الجوانب العملية للعمل مع كل مادة:
بعض المواد ، مثل PLA ، أسهل في الطباعة من غيرها ، مثل ABS ، والتي قد تتطلب سريرًا ساخنًا وطابعة مغلقة.
يجب غسل مطبوعات الراتنج وتثبيتها بعد ذلك ، في حين قد تحتاج مطبوعات الخيوط إلى إزالة الدعم والصنفرة.
تسمح بعض المواد بتجانس أو الرسم أو غيرها من تقنيات ما بعد المعالجة لتعزيز النتيجة النهائية.
5. عامل في التكلفة والتوافر
أخيرًا ، فكر في تكلفة المواد وإمكانية الوصول إليها:
خيوط شائعة مثل PLA و ABS هي عمومًا أقل تكلفة ومتاحة على نطاق واسع.
قد تكلف المواد المتخصصة مثل ألياف الكربون أو خيوط مملوءة بالمعادن أكثر ويكون من الصعب العثور عليها.
تميل الراتنجات والمساحيق المعدنية لـ SLA و DLP و SLS والطابعات المعدنية إلى أن تكون أكثر ثباتًا من الخيوط.
خاتمة
تم توسيع مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل كبير ، مما يوفر خيارات متنوعة لمجموعة واسعة من التطبيقات. عند اختيار مادة ، فكر في متطلباتك المحددة ، مثل الخواص الميكانيكية والاستقرار الحراري والمقاومة الكيميائية. من خلال فهم خصائص وتطبيقات كل مادة ، يمكنك تحديد الخيار الأفضل لمشروع الطباعة ثلاثية الأبعاد.
للحصول على إرشادات الخبراء حول مشروع الطباعة ثلاثي الأبعاد الخاص بك ، اتصل بنا. يقدم مهندسونا ذوي الخبرة الدعم الفني على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع وإرشادات المريض حول تحسين العملية بأكملها. شريك مع Team FMG للنجاح. سنأخذ إنتاجك إلى المستوى التالي.
أسئلة وأجوبة في مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد (موجزة)
1. ما هي المواد الأكثر شيوعًا للطباعة ثلاثية الأبعاد؟
اللدائن الحرارية مثل PLA و ABS و PETG و NYLON.
2. ما الفرق بين PLA و ABS؟
3. ما هي مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المرنة المتاحة؟
TPU (البولي يوريثان بالحرارة) و TPC (بوليستر بالحرارة).
4. هل يمكنك طباعة الأجزاء المعدنية ثلاثية الأبعاد؟
نعم ، مع الطابعات ثلاثية الأبعاد المعدنية المتخصصة أو عن طريق المطبوعات البلاستيكية بعد المعالجة.
5. هل الآمنة من المواد الغذائية المطبوعة ثلاثية الأبعاد؟
ليست المواد البلاستيكية القياسية مثل PLA و ABS ، ولكن مواد محددة من الدرجة الغذائية مثل PET و PP هي.
6. ما الفرق بين راتنجات الطباعة ثلاثية الأبعاد والخيوط؟
7. كيف يمكنك إعادة تدوير مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد؟
طحن وإعادة التخلص من المواد البلاستيكية ، وجمع وفرز لإعادة التدوير ، أو السماد الفني صناعيا.
