التصميم بمساعدة الحاسوب والطباعة ثلاثية الأبعاد – من التصميم إلى القطعة المطبوعة، ومهنتا فني CAD وفني الطباعة ثلاثية الأبعاد
التصميم والتكنولوجياالمهن في التكنولوجيا15–16 سنة
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيلابنِ قطعة من أشكال أساسية (متوازي مستطيلات بحواف مدوّرة، وبروز أسطواني، وثقب نافذ، ولسان بارز) بأبعاد بوحدة mm في عرض ثلاثي الأبعاد قابل للتدوير، وتحقق من مساقطها العمودية الثلاثة، ثم قطّعها إلى طبقات كما يفعل برنامج التقطيع (slicer): اختر ارتفاع الطبقة ونسبة الملء الداخلي وعدد الجدران والدعامات للأجزاء البارزة التي يزيد ميلها على 45°. شاهد معاينة للطباعة طبقة بعد طبقة مع تقدير زمن الطباعة وطول الخيط وكتلته (PLA، 1.24 g/cm³) وتكلفة المادة ومخطط للموازنة بين المتانة والكتلة والزمن، واختم بالتعرف على مهنتي فني CAD وفني الطباعة ثلاثية الأبعاد.
الدرس: مهن الهندسة الميكانيكية: فني التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) وفني الطباعة ثلاثية الأبعاد (التصنيع بالإضافة)؛ مسار العمل من التصميم إلى التقطيع إلى الطباعة
ماذا تعرض
تتبع هذه المحاكاة مسار عمل حقيقيًا تشترك فيه مهنتان فنيتان. يبني فني CAD قطعة من مجسمات بسيطة: متوازي مستطيلات بحواف مدوّرة، وأسطوانة مضافة، وثقب مطروح، ولسان بارز، وكلها بأبعاد بالمليمتر. ثم يقطّعها فني الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى طبقات، فيختار ارتفاع الطبقة والجدران والملء الداخلي والدعامات، لأن الأجزاء البارزة التي يزيد ميلها على 45° عن الرأسي لا يمكن طباعتها في الهواء. تقدير برنامج التقطيع هنا مبسّط (خطوط بعرض 0.45 mm، ومتوسط سرعة 75% من السرعة المضبوطة، وكثافة دعامات 15%)، لكنه يوضح كيف توازن الإعدادات بين المتانة من جهة والمادة والزمن والتكلفة من جهة أخرى.
طريقة الاستخدام
في «1. تصميم CAD» اسحب منزلقات «الطول» و«العرض» و«الارتفاع» و«نصف قطر التدوير R» و«البروز» و«ثقب نافذ»، ثم «اللسان البارز: الطول» و«اللسان: زاوية السطح السفلي»، وقارن النموذج ثلاثي الأبعاد بالمساقط العمودية. في «2. التقطيع» غيّر «ارتفاع الطبقة» و«الملء الداخلي» و«عدد الجدران»، واسحب «عرض الطبقة» واسحب على المخطط. ألغِ تحديد مربع الدعامات، ثم اضغط «▶ طباعة» في «3. الطباعة» لترى الفشل.
المعاملات القابلة للتغيير
- خطوة البداية 1. تصميم CAD, 2. التقطيع, 3. الطباعة, 4. المهن
- طول القالب L 20–80 mm
- عرض القالب W 20–60 mm
- ارتفاع القالب H 5–30 mm
- نصف قطر تدوير الحواف 0–10 mm
- قطر البروز (0 = بلا بروز) 0–40 mm
- ارتفاع البروز 2–30 mm
- قطر الثقب النافذ (0 = بلا ثقب) 0–16 mm
- طول اللسان البارز (0 = بلا لسان) 0–25 mm
- زاوية السطح السفلي للسان عن الرأسي 20–90 °
- ارتفاع الطبقة 0.1–0.3 mm
- كثافة الملء الداخلي 0–100 %
- عدد الجدران (المحيطات) 1–5
- إضافة دعامات للأجزاء البارزة التي يزيد ميلها على 45°
- سرعة الطباعة 20–100 mm/s
- سعر خيط PLA 10–60 USD/kg
أسئلة للاستكشاف
- كيف تتغير المتانة والكتلة وزمن الطباعة عند رفع الملء الداخلي من 20% إلى 100%، وأي إعداد يناسب نموذجًا أوليًا؟
- لماذا يحتاج لسان سطحه السفلي مائل بزاوية 60° عن الرأسي إلى دعامة، بينما لا يحتاجها لسان بزاوية 40°؟
- أي خطوات هذا المسار يؤديها فني CAD، وأيها يؤديها فني الطباعة ثلاثية الأبعاد؟
