عناوين الدرس

أجزاء الطابعة ثلاثية الأبعاد وكيفية عملها

مبتدئ

خلال هذا الدرس سيتم التعرف على أجزاء الطابعة ثلاثية الأبعاد، والأدوات المستخدمة في عملية الطباعة لضمان تحصيل أفضل النتائج الممكنة.

3d-printer-parts

أجزاء الطابعة ثلاثية الأبعاد :

الهيكل:

يمثل الهيكل الإطار الخارجي الذي يربط جميع أجزاء الطابعة معاً، ويكون إما مفتوح أو مغلق. ويجب أن يكون هيكل الطابعة صلبا وقويا للطباعة بشكل دقيق. فإذا كان الإطار يتأرجح حولها، لن تكون قادر على الحصول على طباعة دقيقة، وذلك لأن المحركات تتحرك بسرعة وإذا زادت عن حد معين فإن الطابعة تبدأ بالاهتزاز مما يؤثر على نتائج الطباعة.

3d-printer-parts

أنواع مختلفة من الألومنيوم، الخشب، أو الحديد، أو الفولاز المقاوم للصدأ عادة تشكل الإطارات. وعادة ما تشكل المفاصل المطبوعة بالليزر أو المفصلة ثلاثي الأبعاد ما تبقى من الإطار.

منصة البناء:

كل طابعة ثلاثية الأبعاد تحتاج إلى سطح مستوي لبناء المجسمات المطبوعة عليه. ويسمى هذا السطح عادة منصة البناء. بعض الطابعات لديها منصة طباعة ساخنة، حيث يستطيع هذا السطح تحسين جودة الطباعة بشكل كبير لأنه يحافظ على دفء البلاستيك المخرج أثناء فترة الطباعة  لمنعه المجسم من التحرك والاعوجاج  وبالتالي تشويه شكل المجسم.

3d-printer-parts

البعض الآخر من الطابعات تحتوي على منصة زجاج أو لوحة أخرى غير ساخنه تحتاج إلى أن تكون مغطاة بشريط من نوع ما لضمان التصاق الطبقة الأولى من المجسم على منصة البناء.

الأجزاء المتحركة :

الطابعات ثلاثية الابعاد بحاجة إلى نقل وتحريك الطارد ومنصة البناء من نقطة لأخرى بسرعة ودقة عالية لبناء المجسمات. فهي تحقق عملية الحركة عن طريق استخدام مجموعة من المحركات الخطوية حيث يتم ربطها بمسامير أو حزام أو غيرها من النظم المعلقة على البكرات.

3d-printer-parts

الطابعة  ثلاثية الأبعاد يجب أن تتحرك في ثلاثة أبعاد X، Y ، Z  لبناء النموذج ثلاثي الأبعاد. لذلك هناك 3 إلى 4 محركات خطوية والتي تستخدم لإعطاء الحركات إلى هذه المحاور. هناك أنواع مختلفة من الطابعات المتاحة التي تستخدم مزيج مختلف من الحركات، فتتحرك المنصة في اتجاه Y و تحرك الفوهة بتجاه X و Y  (أو تتحرك المنصة في اتجاه Z  وتتحرك الفوهة في اتجاه Xو Y  )، ويوجد لكل إتجاه محرك.ويستخدم محرك واحد آخر لدفع المادة (الخيوط) بإتجاه الفوهة الساخنه.

الكترونيات التحكم :

3d-printer-parts

يتم التحكم في العديد من الطابعات مفتوحة المصدر بواسطة المعالجات الدقيقة المتوافقة مع الاردوينو. أنظمة التحكم بسيطة جدا، وهي المسؤولة عن تشغيل جميع تلك المكونات والتحكم فيها. يقوم المعالج الصغير بإرسال الأمر ولكن ليس لدية اي طريقة لمعرفة ما إذا كان الأمر نُفذ بشكل صحيح أو لا .

أجزاء النهاية الساخنه للطابعة :

الطارد/البثق :

تجهز معظم الطابعات بأداة طرد واحدة. يعتبر الطارد الجزء المسؤول عن سحب المادة الخام وصهرها ومن ثم نفثها إلى منصة البناء . ويتكون الطارد على عدة أجزاء: محرك الطارد والتي تدفع الخيوط إلى النهاية الساخنة، حيث يتكون الطرف الساخن من سخان (heater) ، وفوهة (Nozzle) ، وجهاز استشعار حرارة thermistor  ، لمعرفة مدى سخونة السطح.

3d-printer-parts

وجود طارد واحد تمكنك من طباعة المجسم بإستخدام لون واحد(أو خامة واحدة) فقط في الوقت نفسه. وبهذا لكي تستطيع تغيير اللون أثناء الطباعة يجب إيقاف الطابعة واستبدال بكرة الأسلاك بلون آخر (أو مادة أخرى). في حين بعض الطابعات الأخرى، تحتوي على طاردين اثنين، فتكون قادرة على طباعة المجسمات بإستخدام اثنين من المواد(أو لونين) سويا.

أنواع الطارد :

النمط الآخر من الطارد يعرف باسم Bowden محرك الطرد المباشر (direct-drive extruder)
3d-printer-parts
3d-printer-parts
هنا يتم فصل ترس التدوير عن النهاية الساخنة مع انبوب التوجيه . يعمل الطارد البعيد هنا بنفس الطريقة التي يستخدمها الطارد المباشر، ومع ذلك فإن الفرق هو ان الخيط يجب أن يسافر مسافة خلال أنبوب للوصول أخيرا إلى النهاية الساخنة.
والسبب الرئيسي لاستخدام Bowden  هو انه يتحرك المحرك الثقيل بعيدا عن الفوهة (Nozzle)  ، والتي يمكن ان تجعل جزء من الطارد الذي يتحرك أخف بكثير. وهذا يمكن أن يسمح بسرعة طباعة أسرع، ولكن على حساب نظام البثق الأكثر تعقيداً.
الطارد يحتوي على المحرك وترس التدوير لدفع الخيوط (المواد) على الجزء العلوي من النهاية الساخنة. في الصورة يمكن أن ترى مخطط مبسط لكيفية عمله. يتم تدوير الترس على وجه التحديد من قبل المحرك الخطوي. ثم دفع الخيوط إلى النهاية الساخنة.يمكن للترس التدوير إلى الأمام أو الخلف لاستخراج الخيوط من النهاية الساخنه عند تغيير الخيوط.

الفوهة (Nozzle) :

الفوهة هي واحدة من القطع الأكثر أهمية من الطابعة. تحتوي الفوهة على ثقب صغير لخروج المادة المنصهرة. إلى حد ما، مواد الفوهة والجودة تحدد المواد التي يمكن للطابعة صهرها بشكل آمن. فالفوهة ذات النوعية الجيدة يمكن التعامل مع بولي كربونات (polycarbonate) و النايلون وغيرها من البلاستيك ذو درجة حرارة أعلى.

3d-printer-parts

الفوهات قابلة للتبديل، يختلف قطر الفوهة حسب حجم المنتج ودقة وسرعة الإنتاج. بالعادة تكون الفوهة 0.4mm  ، وفي حين قد تستخدم فوهة أصغر للحصول على التفاصيل الدقيقة أو فوهة اكبر لطباعة أسرع.

المحرك الخطوي :

3d-printer-parts

ووظيفته سحب المادة الخام ودفعها إلى أنبوبة التسخين عن طريق ترس التدوير. يتم التحكم في المحرك من لوحة التحكم لتعيين مقدار الكمية المراد سحبها وسرعة السحب والانصهار ومقدار التراجع .

السخان :

3d-printer-parts

يقوم برفع حرارة المادة الخام لدرجة الانصهار ليسهل صبها . ويحتاج السخان إلى حساس للحرارة للتحكم ومعرفة درجة الحرارة من لوحة التحكم.

 أنبوبة التسخين :

3d-printer-parts

 يتم دفع المادة الخام فيها عن طريق المحرك لتصل إلى السخان.وهي مهمة جدا لضمان أن الحرارة لا تنتقل إلى البلاستيك وتقوم بصهره قبل أن يصل إلى الفوهة. وتسمى هذه الظاهرة بزحف الحرارة وتسبب التكدس خاصة مع PLA .

 المبرد أو المروحة : 

3d-printer-parts

صميم أنبوبة التسخين وحده غير كافي فالأنبوبة تحتاج غالبا إلى تبريد لضمان صلابة الجزء الذي فوقها وعدم تأثره بحرارة السخان. فتعمل هذه المروحة كلما كانت النهاية الساخنة دافئه.

آلية العمل :

تقوم الطابعات ثلاثية الأبعاد بإنشاء المجسم ثلاثي الأبعاد من خلال بناء طبقات متتالية حتى يتم تحقيق النموذج المطلوب.

3d-printer-parts

مجموعة أدوات الطباعة ثلاثية الأبعاد الأساسية:

هناك بعض الأدوات التي يمتلكها معظم مستخدمي الطباعة ثلاثية الأبعاد. هذه القطع الحيوية من المعدات تستخدم لضمان تحصيل أفضل النتائج الممكنة. سنقوم بعرض المواد التي تحتاجها بغض النظر عن ما إذا كانت لإصلاح الطابعاة ثلاثية الأبعاد، أو لإزالة المواد الداعمة أو لتحسين التصاق الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتاتي هذه المواد في متناول اليدين مرارا وتكرارا.

الشريط الاصق الأزرق:

3d-printer-parts

الشريط الأزرق هو احد الأدوات الأساسية التي من المرجح أن تملكها، وأيضا واحدة من الاكثر استخداما. إضافة الشريط الاصق الأزرق إلى منصة الطباعة هو وسيلة بسيطة وفعالة لمساعدة المجسم ثلاثي الأبعاد للإلتصاق والثبات على منصة البناء أثناء عملية الطباعة. كما انه يسهل عملية إزالة المطبوعات النهائية، ويعمل على حماية منصة الطباعة من الخدوش.

الشريط الأكثر شيوعا من شريط الاصق هو الشريط الأزرق. في حين هناك العديد من الأنواع المختلفة متاحة من الشريط الأزرق.عند شراء شريط، تأكد من تحديد عرض لا يقل عن 50 ملم (2 انش) .

شريط Kapton :

3d-printer-parts

الشريط Kapton  هو شريط الذي يستخدم مادة بديلة لتغطية منصة الطباعة. على عكس الشريط الأزرق، فقد تم تصميم هذا الشريط خصيصا لتحمل درجات حرارية عالية تصل إلى 400 درجة مئوية. يستخدم الشريط Kapton  لتحسين التصاق الطباعة ثلاثية الأبعاد  ويستخدم بالاغلب مع خيوط ABS . عند الطباعة مع PLA ، فمن الأرخص استخدام الشريط الأزرق .

بسبب خصائصها المقاومة للحرارة كما يستخدم عادة شريط Kapton لتأمين مكونات الطباعة ثلاثية الأبعاد في منطقة الطرف الساخن.

صمغ الورق:

3d-printer-parts

إنشاء منصة التصاق هو جزء مهم لطباعة مجسم ثلاثي الأبعاد. صمغ الورق يستخدم لتغطية منصة الطباعة فهو قابل للذوبان، مما يؤدي إلى تحسين الالتصاق السريع.  يمكن أيضا استعماله على الشريط الاصق الأزر أو الشريط Kapton أو حتى مباشرة على الزجاج في حالة الطابعة ثلاثية الأبعاد التي تستخدم الزجاج كمنصة بناء.

بعض الناس يفضلون استخدام مثبتات الشعر، ولكننا نوصي بالصمغ الخاص بالورق، كما يمكنه أن يكون أكثر دقة مع التطبيق، بالإضافة إلى أن هناك خطر أقل من الرش عن طريق الخطأ على الحزام الناقل أو الأجزاء المتحركة .

قدمة ذات الورنية الرقمية :

3d-printer-parts

الفرجار الرقمي لدية العديد من التطبيقات في الطباعة ثلاثية الأبعاد. حيث تسهل لك قياس المساحات الضيقة، والأشياء المنحنية، وهي مفيدة لفحص دقة المطبوعات الخاصة بك. في الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكن استخدام الورنية في العديد من التطبيقات: يمكن استخدامه للتحقق من دقة المطبوعات الخاصة بك، وكذلك يمكنك استخدامه لقياس أبعاد الأجزاء .

خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد على الرغم من كونها تعلن بقاياسات 3 ملم او 1.75 ملم، نادرا ما يتم تصنيعها بهذه القياسات الدقيقة. فمن الضروري قياس أقطار الخيوط المستخدمة لتتناسب مع الطابعة.

 Spatula or palette knife :

3d-printer-parts

في بعض الأحيان، قد تجد أن الطباعة ثلاثية الأبعاد عالقة مع المنصة. عندما يحدث هذا، فإن السكين هذا عادة يتم استخدامه لحل المشكلة. كل ما عليك فعله هو التخفيف من عملية الالتصاق باستخدامه تحت المجسم المطبوع ورفعه بعناية.

مع مرور الوقت، ستحتاج إلى استخدام مجموعة متنوعة من السكين اللوحي ذو الواح مختلفة . في البداية، نوصيك بالحصول على سكين ذو لوح صلب، وأخر مرن.

مشرط :

3d-printer-parts

يستخدم لتنظيف القوب النموذجية، ولإزالة القطع الصغيرة من البلاستيك الموجودة على الأجزاء المطبوعة،وخاصة الحواف. وستحتاج أيضا هذه السكاكين لترتيب المطبوعات الخاصة بك، لأنها نادرا ما تتميز بالكمال التام. كما يمكن إزالة النقط البلاستيكية أو الخيوط الزائدة التي ظهرت أثناء عملية الطباعة، مما يجعل النتيجة النهائية تبدو أكثر سلاسة ونظافة. نوصي بالحصول على سكين ذو شفرات قابلة للتبديل مثل سكين  X-Acto .

الكماشة :

3d-printer-parts

الكماشة لديها مجموعة متنوعة من الاستخدامات، من صيانة الطباعة الأساسية إلى إصلاح الطابعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بك. كماشة قطع الأسلاك هي مفيدة بشكل خاص لقص الأجزاء الداعمة للمجسم . وينصح استخدام الكماشة ذو مقبض مطاطي مقاوم للانزلاق.

Screwdrivers / hex key screwdrivers :

3d-printer-parts

سيتم استخدام هذه المفكات لإعادة شد المسامير الخاصة بمنصة الطباعة وسائر المحركات  للطابعة ثلاثية الأبعاد.