كيفية تحسين دقة الطباعة ثلاثية الأبعاد

لكي تتداخل معدات الطباعة ثلاثية الأبعاد بسلاسة، أو لكي يُغلق غلاف مُخصص بسرعة، يجب أن تكون أبعادها دقيقة. هذا هو هدف دقة الطباعة، والذي يتلخص في ثلاثة أمور: القياسات الصحيحة، واللمسة النهائية للسطح النظيف، والنتائج المتسقة في كل طباعةهذا ما يجعل القطعة مفيدة حقًا. تحسين الدقة لا يقتصر على تعديل برمجي واحد؛ بل يتعلق بعملية بسيطة لإدارة الأجهزة والإعدادات والمواد وبيئة الطباعةت.

1. اختر الطابعة المناسبة للمهمة

تقنية طابعتك هي أساس دقتها. تختلف أنواع الطابعات المختلفة اختلافًا كبيرًا في النتائج، لذا يُنصح بمواءمة الأجهزة مع ما ترغب في إنتاجه.

• نمذجة الترسيب المندمج (FDM):أن طابعة FDM ثلاثية الأبعاد هو الشكل الأكثر شيوعًا، ويعمل عن طريق وضع طبقات من خيوط بلاستيكية وصهرها. إنه غير مكلف وممتاز للنماذج الأولية العامة، مع أن دقته لا تتجاوز ±0.5 مم. ستلاحظ خطوط الطبقات، وستفقد التفاصيل الدقيقة.
• الطباعة المجسمة (SLA)تقوم هذه الطابعات بتصليب الراتنج السائل باستخدام الليزر، مما يتيح تفاصيل أدق وسطحًا لامعًا للغاية. هذا يجعلها مثالية للنماذج التي تتطلب دقة عالية، مثل المجوهرات أو المنمنمات، بدقة تتراوح عادةً في حدود ±0.15 مم.
• التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS)تستخدم طابعات SLS الليزر لدمج البلاستيك المسحوق. ومن مزاياها أن المادة المحيطة تدعم المنتج، فلا حاجة لهياكل دعم خاصة. تُعد هذه التقنية مثالية للأجزاء القوية والمعقدة، وتبلغ دقتها حوالي ±0.3 مم.

إلى جانب التقنية الأساسية، يلعب الهيكل المادي للطابعة دورًا بالغ الأهمية. فالطابعة المبنية بإطار ثقيل ومتين تهتز بشكل أقل، مما يمنع أخطاء الطباعة الشائعة. وبالمثل، تُعدّ مكونات الحركة الجيدة - مثل القضبان الخطية والأحزمة و... محركات متدرجة—هي التي تسمح لرأس الطباعة بالسفر بدقة وإنشاء جزء محدد.

2. معايرة الطابعة بانتظام

للحفاظ على طابعة ثلاثية الأبعاد لضمان دقة المعايرة، يجب إجراؤها بانتظام. إنها ليست عملية إعداد لمرة واحدة، بل عملية مستمرة. أهم الفحوصات هي:

• تسوية سرير الطباعة:التأكد من أن الفوهة على الارتفاع الصحيح والمتسق عبر سطح البناء بالكامل.
• معايرة الطارد (خطوات E):التأكد من أن الطابعة تدفع الكمية المحددة من الخيوط المطلوبة.
• التحقق من حركة المحور:التحقق من أن المحاور X وY وZ تتحرك بالمسافات الصحيحة.

الطريقة السهلة للتحقق من معايرتك هي طباعة مكعب المعايرة (مكعب 20 مم)قِسْها باستخدام فرجار رقمي بعد الطباعة. إذا كانت القياسات غير صحيحة، يمكنك تعديل إعدادات محددة في برنامج الطابعة الثابت للتعويض. يُنصح أيضًا بالتحقق من تحديثات البرامج الثابتة من الشركة المصنعة من وقت لآخر لأنها يمكن أن توفر تحسينات الأداء.

3. تحسين إعدادات المقطع

بمجرد معايرة أجهزتك بشكل جيد، فإن الخطوة التالية هي تحسينها برنامج التقطيعتُحوّل أداة التقطيع نموذجك ثلاثي الأبعاد إلى تعليمات للطابعة، وتؤثر إعداداتها مباشرةً على الدقة النهائية. يُفضّل التركيز على هذه الإعدادات الرئيسية:

• سرعة الطباعة وارتفاع الطبقة:تمنح سرعات الطباعة المنخفضة البلاستيك وقتًا أطول ليبرد جيدًا، مما يساعد على الحفاظ على الزوايا الحادة والتفاصيل الدقيقة. وبالمثل، فإن ارتفاع الطبقة الأقل (e.g(0.12 مم بدلاً من 0.2 مم) يُنتج سطحًا أكثر نعومة. مع ذلك، سيزيد كلا التعديلين من وقت الطباعة.
• معدل التدفقهذا الإعداد (يُسمى أحيانًا مُضاعِف البثق) يُحسِّن كمية الخيوط الخارجة بدقة. إذا كانت أجزاؤك تخرج كبيرةً جدًا أو تحتوي على بقع على السطح، فقد يكون معدل التدفق مرتفعًا جدًا. إذا لاحظتَ فجوات بين الطبقات، فقد يكون معدل التدفق منخفضًا جدًا.
• تراجع: لمنع "التوتر" (خيوط بلاستيكية رفيعة بين أجزاء منفصلة من النموذج)، تسحب الطابعة الخيط للخلف قليلًا. إذا لاحظت هذه الخيوط في مطبوعاتك، فمن المرجح أنك بحاجة إلى ضبط إعدادات السحب.
• تبريدالتبريد الجيد لمراوح الطابعة ضروري. فهو يُجمّد الطبقات البلاستيكية بسرعة، وهو أمر بالغ الأهمية لمنع ترهل الأجزاء البارزة وإنتاج جسور نظيفة.

غالبًا ما يتطلب إيجاد التوازن الأمثل لهذه الإعدادات بعض التجارب على مطبوعات تجريبية صغيرة. يُعد إجراء تعديل أو تعديلين مُستهدفين في كل مرة الطريقة الأكثر فعالية لمعرفة ما يُجدي نفعًا.

4. استخدم مواد عالية الجودة

المادة التي تختارها لا تقل أهمية عن معايرة طابعتك. غالبًا ما تحتوي الخيوط أو الراتنجات منخفضة التكلفة على تناقضات قد تؤثر على دقة الطباعة المثالية.

التركيز على اتساق المواد

ل طباعة FDMالعامل الأكثر أهمية هو ثبات قطر الخيط. خيوط عالية الجودة مع التسامح الضيق (e.g., ±0.02 مم) سوف يتم بثقها بشكل أكثر توازناً من المنتج الأرخص ذو التسامح الأكبر (e.g، ±0.05 مم)، مما يؤدي مباشرة إلى دقة أبعاد أفضل.

قم بتخزين المواد الخاصة بك بشكل صحيح

كيفية تخزين المواد الخاصة بك هو أمر بالغ الأهمية أيضًا. معظم خيوط FDM سيمتصّ راتنجات SLA الرطوبة من الهواء، مما يُسبّب فرقعةً وهسهسةً في الطرف الساخن. هذا يُفسد تشطيب السطح ويُضعف القطعة. خزّن الخيط دائمًا في وعاء مُحكم الغلق أو صندوق جاف مُخصّص مع عبوات مُجفّفة. راتنجات SLA حساسة للأشعة فوق البنفسجية، لذا يجب حفظها في عبواتها الأصلية المعتمة في مكان بارد ومظلم.

5. التحكم في بيئة الطباعة

يمكن للبيئة المحيطة بطابعتك أن تؤثر بشكل مفاجئ على جودة الطباعة. ومن أهم العوامل التي يجب التحكم بها درجة الحرارة والاهتزاز.

إدارة درجة الحرارة لمنع التشويه

يمكن أن تؤدي التغيرات المفاجئة في درجة حرارة الغرفة إلى تلف بعض أنواع البلاستيك، خصوصاً نظام ABS، لتبرد بشكل غير متساوٍ وتتشوه. هذا يسحب زوايا الطباعة عن سطح الطباعة ويتلف القطعة. استخدام غلاف حول الطابعة يخلق بيئة دافئة ومستقرة، مما يقلل التشوه بشكل كبير ويحسن التصاق الطبقات.

تقليل الاهتزازات للحصول على أسطح أنظف

الاهتزازات هي عدو شائع آخر لجودة الطباعةإذا كانت طابعتك موضوعة على مكتب متذبذب، فستظهر هذه الحركات في الطباعة كعيوب سطحية. الخطوة الأولى هي وضع الطابعة على سطح مستوٍ وصلب. لمزيد من الثبات، من الحلول الشائعة والفعالة وضع الطابعة على بلاطة خرسانية ثقيلة مع بساط إسفنجي أسفلها لامتصاص أي اهتزازات.

6. استخدم برنامجًا لإصلاح مشكلات الأجهزة

غالبًا ما تتضمن برامج الطابعة الحديثة ميزات متقدمة يمكنها التعويض تلقائيًا عن العيوب البسيطة في الأجهزة، مما يؤدي إلى تحسين الدقة بشكل كبير.

تسوية السرير التلقائية (ABL)

هذه ميزة قياسية ومفيدة للغاية. نظام ABL مسحتُ لوحة البناء في عدة نقاط باستخدام مستشعر، ورسمتُ خريطةً رقميةً لسطحها. تستخدم الطابعة هذه الخريطة لضبط ارتفاع الفوهة بقيمٍ طفيفةٍ جدًا خلال أول طبقتين من الطباعة. هذا يوفر قاعدةً مثاليةً للطباعة، حتى عندما لا يكون سطح الطباعة نفسه مستويًا تمامًا.

التقدم الخطي/تقدم الضغط

تساعد هذه الميزات المتقدمة الطابعة على التحكم في ضغط الخيوط داخل الفوهة. التحكم الذكي في التدفق أثناء التسارع والتباطؤفهي تُمكّن الطابعة من إنشاء زوايا أكثر وضوحًا وخطوط أكثر تناسقًا. وهذا يُنتج تفاصيل أدقّ وتحسنًا ملحوظًا في الدقة الإجمالية.

7. تحسين الأبعاد باستخدام المعالجة اللاحقة

أحيانًا، يتطلب الحصول على ملاءمة مثالية بعض العمل بعد الانتهاء من الطباعة، خاصةً للأجزاء التي تتطلب تحمّلات دقيقة للغاية. تُعدّ المعالجة اللاحقة هي الطريقة الأمثل لسد هذه الفجوة النهائية في الدقة. من الطرق الشائعة:

• الصنفرة:الطريقة الأبسط لتنعيم الأسطح وإجراء تعديلات طفيفة على أبعاد القطعة.
• الحفر أو التوسيعللحصول على ثقوب ذات أحجام مثالية، يُفضّل عادةً تصميمها بأبعاد أصغر قليلاً. يمكنك بعد ذلك استخدام مثقاب أو مخرطة لضبط أبعاد الثقب إلى أبعاده النهائية.
• المعالجة (لـ SLA):بالنسبة لمطبوعات الراتنج، فإن المعالجة اللاحقة المناسبة تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية ضرورية لتحقيق القوة الكاملة والاستقرار الأبعادي.
• التلدين (لـ FDM):يمكن أن يؤدي تسخين بعض المواد البلاستيكية مثل PLA في الفرن بعناية إلى تخفيف الضغوط الداخلية الناتجة عن عملية الطباعة، مما يحسن استقرار القطعة على المدى الطويل.

مهما كانت الطريقة، استخدم دائمًا الفرجار الرقمي أو الميكرومتر لقياس عملك. هذا يضمن لك الحصول على الدقة المطلوبة دون إزالة كمية زائدة من المادة عن طريق الخطأ.

8. التصميم مع مراعاة الطباعة

من أكثر الطرق فعاليةً للحصول على قطعة دقيقة هو إتقانها منذ مرحلة التصميم. فبغض النظر عن مقدار المعايرة أو التعديلات البرمجية التي تُجريها، فإن القطعة التي يصعب طباعتها بطبيعتها لن تكون دقيقةً أبدًا. يُعرف هذا النهج المُستَبْصِر باسم "التصميم للتصنيع الإضافي" (DfAM). ومن مبادئها الأساسية:

• التصميم من أجل التسامحعند تصميم الأجزاء المراد تركيبها معًا، يجب مراعاة الخلوص المناسب. على سبيل المثال، لن يتناسب وتد بقطر 10 مم مع فتحة بقطر 10 مم. يجب أن تكون هناك فجوة طفيفة جدًا (عادةً من 0.2 مم إلى 0.4 مم، حسب الطابعة) لضمان ملاءمة جيدة.
• إدارة الفائض:لا يمكن للطابعات بناء زاوية محددة قبل أن تبدأ المادة بالترهل. صمّم الأجزاء، قدر الإمكان، بحيث تبقى الأجزاء البارزة أقل من زاوية 45 درجة. تجنب الحاجة إلى هياكل الدعم الفوضوية.
• احترام حجم الميزةلكل طابعة حدٌّ أقصى لأصغر ميزة يمكنها طباعتها، ويعتمد ذلك بشكلٍ كبير على حجم فوهة الطباعة. لا تُصمّم جدرانًا رقيقةً جدًا أو تفاصيل دقيقةً جدًا بحيث لا تتمكن طابعتك من طباعتها بشكلٍ موثوق.
• تعويض الانكماشبعض المواد، مثل ABS، تنكمش عند تبريدها. يمكنك تعويض ذلك مباشرةً في برنامج التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) عن طريق تكبير النموذج بنسبة مئوية محددة.

تعمل هذه العناصر بتناغم مع أجهزتك وموادك وإعدادات التقطيع لديك. فالقطعة المصممة بدقة لطريقة إنتاجها تُسهّل كل شيء لاحقاً، وتزيد من احتمالية طباعتها بشكل صحيح.

بناء أجزاء دقيقة بكل دقة!

إن الحصول على دقة الطباعة ثلاثية الأبعاد لا يقتصر على اكتشاف إعداد سحري واحد، بل يعتمد على المنهجية والاتساق. تجميع الأجهزة الصحيحة لإنجاز العمل والحفاظ عليه معايرًا بشكل صحيح، تحسين إعدادات التقطيع الخاصة بك بقدر ما تستطيع، استخدام مواد ذات جودة جيدة، و تصميم الأجزاء مع وضع عملية الطباعة في الاعتبار، يمكنك إعادة إنتاج الأجزاء الدقيقة بشكل موثوق.من خلال التحكم في كل خطوة، يمكنك الانتقال من تلقي المطبوعات "القريبة بدرجة كافية" إلى تلقي المطبوعات التي تمثل بالضبط ما قمت بإنشائه.