ما هي المواد المتاحة لخدمة الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

في التصنيع الحديث، ظهرت خدمة الطباعة ثلاثية الأبعاد كتقنية ثورية، تُحوّل طريقة إنشاء كل شيء من النماذج الأولية المعقدة إلى الأجزاء النهائية الوظيفية. تتضمن هذه العملية، المعروفة أيضًا باسم التصنيع الإضافي، إنشاء الأشياء طبقة تلو الأخرى من ملف تصميم رقمي. العامل الحاسم الذي يساهم في تنوع ونجاح الطباعة ثلاثية الأبعاد هو مجموعة المواد الواسعة التي يمكن استخدامها. سيتعمق هذا المقال في المواد المتاحة لخدمات الطباعة ثلاثية الأبعاد ويسلط الضوء على تطبيقاتها ومزاياها، وكيف يمكن استخدامها في عمليات الإنتاج لدى Neway.

اللدائن والبوليمرات

تعد اللدائن والبوليمرات من أكثر المواد شيوعًا في الطباعة ثلاثية الأبعاد نظرًا لتوافرها وتنوعها وفعاليتها من حيث التكلفة. تتضمن بعض أنواع اللدائن الشائعة المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد:

لدائن PLA

حمض البوليلاكتيك (PLA) هو لدائن حرارية قابلة للتحلل الحيوي مصنوعة من مصادر متجددة مثل نشا الذرة أو قصب السكر. يُعد PLA أحد أكثر المواد شيوعًا في الطباعة ثلاثية الأبعاد نظرًا لتكلفته المنخفضة وسهولة طباعته ومجموعة الألوان المتاحة. يتمتع بقوة معتدلة ومقاومة للحرارة تصل إلى 60 درجة مئوية.

لدائن ABS 

الأكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS) هو لدائن حرارية هندسية متينة ومتعددة الاستخدامات تُستخدم على نطاق واسع عبر الصناعات. في الطباعة ثلاثية الأبعاد، تُقدّر لدائن ABS لقوتها ومرونتها وقابليتها للتشغيل الآلي ومقاومتها الأعلى للحرارة تصل إلى 80 درجة مئوية مقارنة بـ PLA. ومع ذلك، فإنها تنبعث منها أبخرة أثناء الطباعة. 

لدائن PETG

بولي إيثيلين تيريفثاليت جلايكول (PETG) هو لدائن صلبة متينة تتمتع بقوة ممتازة ومقاومة للصدمات. لا تتكسر مثل اللدائن الحرارية الأخرى. تتمتع PETG بمقاومة كيميائية، وهي آمنة للاستخدام مع الطعام ويسهل إعادة تدويرها. تصل مقاومتها للحرارة إلى 70-80 درجة مئوية.

لدائن النايلون

يعد النايلون مادة شائعة للطباعة ثلاثية الأبعاد نظرًا لقوته العالية ومتانته ومرونته ومقاومته للحرارة تصل إلى 80 درجة مئوية، ونهايته الناعمة. تتمتع أجزاء النايلون أيضًا باحتكاك منخفض وتقاوم التآكل والمواد الكيميائية بشكل طبيعي. ومع ذلك، يمتص النايلون الرطوبة بسرعة.

خيوط TPU المرنة 

البولي يوريثين الحراري (TPU) هو خيط مرن يشبه المطاط يتمتع باستطالة تزيد عن 600٪. تتميز مطبوعات TPU ثلاثية الأبعاد بأنها صلبة ومقاومة للغاية للزيوت والشحوم والتآكل. تشمل التطبيقات الأجهزة القابلة للارتداء وأغطية الهواتف والمقابض والجوانات والمفصلات المرنة.

بولي كربونات PC

البولي كربونات (PC) هو لدائن حرارية قوية للغاية يمكنها تحمل الصدمات العالية والحرارة تصل إلى 115 درجة مئوية، مما يجعله مثاليًا للنماذج الأولية الوظيفية. ومع ذلك، يصعب طباعة PC وهو حساس لامتصاص الرطوبة إذا لم يتم تجفيفه بعناية قبل الاستخدام.

ASA/ABS

ASA هو نسخة مستقرة للأشعة فوق البنفسجية من ABS تتمتع بمقاومة فائقة للعوامل الجوية. تطبع الأجزاء بشكل مشابه لـ ABS ولكنها تقاوم التلاشي والتشقق بشكل أفضل عند التعرض لأشعة الشمس مع مرور الوقت. يتمتع ASA بقوة تأثير أقل قليلاً ولكن مقاومة أعلى للحرارة تصل إلى 90 درجة مئوية.

المعادن

تسمح طابعات التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) والربط النفاث ثلاثية الأبعاد بالطباعة ثلاثية الأبعاد المباشرة للأجزاء المعدنية من مواد المسحوق. تشمل المعادن المتاحة الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والكوبالت كروم والألومنيوم وسبائك النيكل وفولاذ الأدوات.

التيتانيوم

يشتهر التيتانيوم بنسبة قوته إلى وزنه الاستثنائية وتوافقه الحيوي، ويُفضل في تطبيقات الفضاء والطيران والغرسات الطبية والهندسة عالية الأداء.

الفولاذ المقاوم للصدأ

مع أنواع مثل 316L و 17-4 PH، يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ متعدد الاستخدامات ومقاوم للتآكل، ومناسب للصناعات الطبية والسيارات.

الألومنيوم

توازن سبائك الألومنيوم بين القوة وخفة الوزن؛ غالبًا ما يُستخدم الألومنيوم لأجزاء السيارات ومكونات الفضاء والطيران والسلع الاستهلاكية.

السيراميك

تفتح الطباعة ثلاثية الأبعاد بالسيراميك إمكانيات لإنشاء أشياء معقدة ومقاومة للحرارة. تجد مواد السيراميك مثل الألومينا والزركونيا تطبيقات في:

تيجان الأسنان والغرسات

تمكن الطباعة ثلاثية الأبعاد بالسيراميك من إنتاج تركيبات أسنان دقيقة تتمتع بتوافق حيوي وجماليات طبيعية.

المكونات الإلكترونية

تصنع المواد السيراميكية ذات خصائص العزل الكهربائي الممتازة إلكترونيات مثل العوازل والمكثفات.

تقييمات العملاء

عند عمل نماذج أولية لمكونات شركته الناشئة في مجال الروبوتات، اختار جيمس Neway لخبرتهم في الطباعة ثلاثية الأبعاد عالية الجودة. حققت طابعاتهم دقة ملحوظة تبلغ 0.1 مم مع أشكال هندسية صعبة. تلقى جيمس النماذج الأولية المكتملة في يومين فقط. يعلق قائلاً: "كانت سرعة وجودة Neway بمثابة تغيير جذري لتحسين تصميماتي بشكل تكراري."