البثق المباشر مقابل بثق بودين: دليل للمبتدئين

يُعدّ الطارد مكونًا أساسيًا في الطابعة ثلاثية الأبعاد، فهو مسؤول عن دفع خيط البلاستيك إلى الطرف الساخن المراد صهره. يوجد تصميمان رئيسيان: البثق المباشر وبثق بودن. يؤثر النظام الذي تستخدمه طابعتك بشكل كبير على أدائها، بدءًا من سرعة الطباعة ووصولًا إلى أنواع الخيوط المستخدمة.إن فهم الاختلافات العملية بين هذين الإعدادين أمر ضروري للحصول على مطبوعات أفضل واتخاذ قرارات مستنيرة بشأن معداتك.

ما هو الطارد؟

يقوم المبثاق بتحريك الخيوط، والتي تشبه "الحبر" المصنوع من البلاستيك، نحو الطرف الساخن، حيث تذوب وتسقط على سرير الطباعة. انها لديها محرك متدرج للحصول على الطاقة، هناك تروس تحمل الخيوط وتحركها، وغطاء صلب يُعرف باسم "الطرف البارد". تتمثل مهمة الطارد في توفير قوة قوية ومضبوطة تحافظ على حركة المادة بسلاسة، وهو أمر مهم لنجاح الطباعة.

التمييز الأساسي بين إعدادات Direct وBowden هو الموقع المادي لمحرك الطارد.

• في نظام البثق المباشر، يتم تركيب المحرك مباشرة على رأس الطباعة المتحرك.
• في نظام Bowden، يتم تثبيت المحرك على الإطار الثابت للطابعة، بعيدًا عن رأس الطباعة.

يؤدي هذا التنوع في التصميم الذي يبدو بسيطًا إلى سلسلة من التنازلات المهمة التي تؤثر بشكل مباشر على سرعة الطابعة، والمواد التي يمكنها التعامل معها، وحتى الصيانة الروتينية.

البثق المباشر: مسار قصير، تحكم قوي

البثق المباشر (المعروف أيضًا باسم "الدفع المباشر") يدمج آلية تغذية الخيوط والطرف الساخن في وحدة واحدة تتحرك معًا عبر منطقة البناء.

كيف تعمل عملية البثق المباشر

من تروس القيادة إلى منطقة الذوبان، يكون مسار الخيوط في جهاز الدفع المباشر فقط طولها من 30 إلى 50 ملميمكن تركيب محرك الطارد فوق الطرف الساخن مباشرةً أو بجواره، مما يجعل حجمه صغيرًا. يُدفع الخيط عبر أنبوب قصير وصلب بواسطة تروس الدفع، وينتهي به المطاف عند حاجز الحرارة. يُحدد النظام بهذه المسافة الدنيا بين المحرك ومنطقة الذوبان.

مزايا الأداء

توفر عملية البثق المباشر ثلاث فوائد أساسية:

• استجابة فورية - تُترجم أوامر المحرك إلى حركة خيط الطباعة في غضون ميلي ثانية. تُمكّن هذه السرعة من التحكم الدقيق في بدء/إيقاف الطباعة أثناء عمليات الطباعة المعقدة.
• انكماش فائق - يسمح مسار الخيط القصير بمسافات انكماش تبلغ 0.5-2 مم فقط بفعالية منع التسربيمكن للمحرك عكس الاتجاه بسرعة دون مقاومة الطاقة المخزنة في الخيط.
• توافق مرن مع الخيوط - يمنع المسار المقيد المواد اللينة من الانحناء أو الانضغاط. تتغذى مادة TPU وغيرها من المواد المرنة بكفاءة حتى في درجات حرارة منخفضة تصل إلى 85 أمبير.

القيود المتعلقة بالوزن

يضيف التصميم المتكامل ما بين ٢٠٠ و٤٠٠ جرام إلى كتلة الحركة، حسب حجم المحرك وبنيته. يُسبب هذا الوزن الإضافي عدة تحديات:

• تسارع منخفض - تتراوح قيم التسارع النموذجية من 500 إلى 2000 مم/ثانية مربعة مقارنة بـ 3000 إلى 5000 مم/ثانية مربعة للأنظمة الأخف وزناً
• قابلية الاهتزاز - تعمل الكتلة الأكبر على تضخيم الرنينات، وخاصة عند تغير الاتجاه
• قيود السرعة - سرعات الطباعة عادةً ما يصل الحد الأقصى إلى 60-100 مم/ثانية للحصول على نتائج عالية الجودة، مقابل 150-200 مم/ثانية للبدائل خفيفة الوزن

يتعين على المهندسين موازنة عقوبات الوزن هذه مع مزايا دقة النظام عند التصميم لتطبيقات محددة.

بثق بودن: محرك عن بعد، حركة سريعة

تقوم عملية بثق Bowden بفصل المحرك عن الطرف الساخن، مما يعطي الأولوية للحركة خفيفة الوزن على التحكم المباشر.

كيف تعمل عملية بثق بودن

طريقة Bowden تقوم بربط محرك الطارد بالإطار الثابت للطابعة، والتي عادة ما تكون بين 300 و 800 ملم من الطرف الساخن. بولي تترافلورو إيثيلين (PTFE) تربط الأنابيب هذه الأجزاء وتنقل الخيط من المحرك الثابت إلى رأس الطباعة المتحرك. القطر الداخلي للأنبوب يساوي تقريبًا عرض الخيط.عادة 2.0 مم لخيوط 1.75 مم—مما يُشكّل مسارًا محدودًا. بهذا التقسيم، يُزال وزن المحرك من نظام الحركة بأكمله.

مزايا الأداء

يؤدي وضع المحرك عن بعد إلى فوائد كبيرة:

• كتلة متحركة ضئيلة - تزن رؤوس الطباعة 50-150 جرامًا فقط بدون المحرك، مما يتيح تسارعًا يتراوح بين 3000-8000 مم/ثانية²
• القدرة على السرعة العالية - يسمح القصور الذاتي المنخفض بسرعات طباعة تتراوح بين 150-300 مم/ثانية مع الحفاظ على جودة السطح
• تقليل آثار الاهتزاز - تعمل الكتلة المنخفضة على تقليل الرنين والظلال عند تغيير الاتجاه، مما ينتج عنه أسطح رأسية أكثر نظافة وزوايا حادة

قيود النظام

يقدم مسار الخيط الممتد ثلاثة تحديات رئيسية:

• الضغط والتباطؤ - يعمل عمود الخيط بطول 300-800 مم كزنبرك. أثناء عملية البثق، ينضغط الخيط قبل وصوله إلى الفوهة. أثناء عملية السحب، يجب أن تتبدد هذه الطاقة المخزنة قبل سحب الخيط فعليًا.
• خسائر الاحتكاك - يُولّد التلامس بين الخيوط وجدران الأنبوب مقاومةً تختلف باختلاف طول الأنبوب وانحنائه وخصائص المادة. ويزداد هذا الاحتكاك بشكل كبير مع الخيوط الأكثر ليونة.
• تأخير الاستجابة - تتطلب الأوامر ٠٫١-٠٫٥ ثانية للانتشار عبر النظام، مقارنةً بالاستجابة شبه الفورية في الأنظمة المباشرة. يتطلب هذا التأخير مسافات انكماش أطول (٤-٨ مم) وتعويضًا لتقدم الضغط.

تجعل هذه الخصائص أنظمة Bowden تتفوق في الطباعة عالية السرعة باستخدام المواد الصلبة مع النضال من أجل التحكم الدقيق في البثق والخيوط المرنة.

البثق المباشر مقابل البثق باستخدام بودن: أيهما يفوز؟

يمكنك اختيار الطريقة الأفضل لاحتياجاتك إذا كنت تعرف كيف تؤثر هذه الاختلافات في التصميم على الطباعة في العالم الحقيقي.

يطبع Bowden أسرع بنسبة 50-100%

تتميز أنظمة Bowden بالسرعة الخام - حيث تطبع عادةً أسرع بنسبة 50-100% من إعدادات Direct Driveيحافظ الطرف الساخن خفيف الوزن على دقة الأبعاد عند 150-200 مم/ثانية، بينما تنتج أنظمة الدفع المباشر نتائج مثالية عند 60-100 مم/ثانية. ومع ذلك، يوفر Direct Drive عملية بثق أكثر اتساقًا عند أي سرعة، مما يؤدي إلى إنتاج تشطيبات سطحية أكثر سلاسة وأبعاد أكثر دقة دون ضبط مكثف.

يعتمد الاختيار على الأولويات: Bowden للنماذج الأولية السريعة والطباعة الكبيرة حيث يكون الوقت هو الأهم؛ Direct Drive للنماذج التفصيلية أو الأجزاء الميكانيكية أو أي تطبيق يتطلب دقة الأبعاد.

مقابض الدفع المباشر فقط مصنوعة من مادة TPU الناعمة

تختلف الأنظمة بشكل كبير عند طباعة الخيوط المرنة:

إمكانيات الدفع المباشر:

• تطبع مادة TPU بشكل موثوق حتى صلابة الشاطئ 85A
• يحافظ على التدفق الثابت مع المواد الناعمة
• لا يتطلب أي تعديلات أو إعدادات خاصة

حدود بودن:

• يكافح مع أي شيء أكثر ليونة من 95A TPU
• يتطلب سرعات أقل من 20 مم/ثانية للمواد المرنة
• غالبًا ما يحتاج إلى تعديلات أو قيود على الأنبوب
• عرضة للانحناء والتشويش حتى مع الضبط الدقيق

للمواد الصلبة (جيش التحرير الشعبى الصينى، بيتج، نظام ABSكلا النظامين يعملان بشكل متقارب. ولكن بالنسبة لأي شخص يخطط لطباعة حشوات أو أغلفة هواتف أو أجزاء مطاطية، فإن تقنية الدفع المباشر ضرورية.

يتطلب الدفع المباشر سحبًا أقل بنسبة 75%

تحتاج أنظمة الدفع المباشر إلى سحب بمقدار 0.5-2 مم فقط لإيقاف التسرب، وتستجيب فورًا لأوامر المحرك. هذا الانكماش البسيط يحافظ على سلامة الخيط ويحمي أجزاء الطارد من التلف.

تحتاج أنظمة Bowden إلى مسافة قابلة للسحب تتراوح من 4 إلى 8 مم لمراعاة مرونة واحتكاك الأنبوبإن العثور على أفضل الإعدادات يعني إيجاد التوازن بين مسافة الانكماشالسرعة ودرجة الحرارة، وهو أمر قد يكون صعبًا على المبتدئين. قد تُظهر طابعات بودن المُعدّلة جيدًا أحيانًا تداخلًا على أشكال معقدة تتطلب الكثير من حركات السفر.

تحتاج أنابيب بودين إلى الاستبدال كل 6-12 شهرًا

نقاط صيانة بودن:

• سهولة الوصول إلى الطرف الساخن لتغييرات الفوهة
• يتدهور أنبوب PTFE بمرور الوقت (دورة استبدال من 6 إلى 12 شهرًا)
• يمكن أن تصبح الوصلات الهوائية فضفاضة، مما يتسبب في حدوث بثق غير كافٍ بشكل متقطع
• يجب قطع الأنبوب بشكل مربع وتثبيته بالكامل لمنع التشويش

نقاط صيانة الدفع المباشر:

• يتطلب التجميع المدمج تفكيكًا جزئيًا للتنظيف العميق
• من المرجح أن يزداد احتمال تسلل الحرارة بسبب قرب حرارة المحرك من الطرف الساخن
• هناك حاجة إلى تنظيف تروس الطارد بشكل متكرر بسبب السحب الأقصر
• مزيد من الأجزاء المتحركة في مجموعة رأس الطباعة

يتطلب كلا النظامين اهتمامًا منتظمًا، ولكن إعدادات Bowden غالبًا ما تتطلب استكشاف الأخطاء وإصلاحها بشكل أكثر تكرارًا بسبب نقاط الفشل المحتملة المتعددة على طول مسار الخيوط.

البثق المباشر مقابل البثق باستخدام بودن: أيهما تختار لطابعتك ثلاثية الأبعاد الأولى؟

إذًا، ما هو النظام الأنسب للبدء؟ يعتمد الجواب كليًا على أهدافك واهتماماتك المحددة في هذه الهواية.

اختر Direct Drive إذا كنت تريد:

• المواد المرنة - ضرورية لـ TPU، سيليكون، أو أي مادة أقل من صلابة 95A
• الحد الأدنى من متاعب الإعداد - يعمل بشكل جيد خارج الصندوق مع المعايرة الأساسية
• طباعة نظيفة من المرة الأولى - الانكماشات القصيرة تعني توترًا أقل دون ضبط لا نهاية له
• جودة ثابتة - تحكم موثوق في عملية البثق للأجزاء الميكانيكية أو المنمنمات التفصيلية
• تنوع مستقبلي - التعامل مع أوسع نطاق من المواد مع توسيع مهاراتك

اختر Bowden إذا كنت تريد:

• إنتاج سريع - طباعة تستغرق من ساعتين إلى ثلاث ساعات بدلاً من 4 إلى 6 ساعات للأشياء الأكبر حجمًا
• تكلفة أولية أقل - عادةً ما تكون أقل بمقدار 50-150 دولارًا مقابل ميزات مماثلة
• المواد القياسية فقط - مثالية إذا كنت ستلتزم بـ PLA، بيت جي، أو ABS
• تجربة تعليمية - ضبط أنظمة Bowden يعلمك مهارات استكشاف الأخطاء وإصلاحها القيمة
• أحجام طباعة كبيرة - يتيح الرأس الأخف إطارات أكبر دون مشاكل الاستقرار

التكنولوجيا تسد الفجوة

وقد أدت التقنيات الحديثة إلى جعل الخطوط الفاصلة بين هذه الأنظمة أقل وضوحًا مما كانت عليه في السابق.تزن الطاردات المستقيمة الجديدة والأخف وزنًا أقل من 150 جرامًا، وهو نصف وزن الطرز القديمةهذا يُتيح سرعاتٍ لم تكن متاحةً سابقًا إلا مع أنظمة Bowden. من ناحيةٍ أخرى، تُحسّن أنظمة Bowden الأقصر ذات الأنابيب التي يتراوح طولها بين 200 و300 مم أوقات الاستجابة مع الحفاظ على معظم مزايا السرعة. يمكن للأنظمة المباشرة الثقيلة الطباعة بسرعة 150 مم/ثانية أو أسرع دون فقدان الجودة بفضل ميزات البرامج المتقدمة مثل تشكيل الإدخاللا توجد أي تغييرات في الفيزياء الأساسية، ولكن هذه التغييرات التقنية جعلت كلا النظامين أكثر قدرة على القيام بالمزيد من المهام مقارنة بأي وقت مضى.

تعرف على نظامك، واطبع بشكل أفضل!

القيادة المباشرة تتخلى عن السرعة لمزيد من التحكم. بودين يتخلى عن التحكم للانطلاق بسرعة أكبر..كلاهما أداتان مفيدتان، ولكن لا تتفوق إحداهما على الأخرى بالضرورة. إذا كنت تعرف الطريقة التي تستخدمها طابعتك، يمكنك إجراء التغييرات الصحيحة في الإعدادات، واختيار المواد المناسبة لها، وحل المشكلات بسرعة. هذه المعلومات ضرورية لـ الطابعات ثلاثية الأبعاد للعمل.