قطع غيار الطباعة ثلاثية الأبعاد: الهدف والحدود

Lisa Ernst · 22.11.2025 · تقنية · 9 دقائق

الكلاسيكية: في غسالة الصحون، تنكسر مشبك بلاستيكي صغير، ولا تعمل الآلة، وقطعة الغيار الأصلية تكلف 35 فرنكًا سويسريًا وتستغرق ثلاثة أسابيع للتوصيل. من لديه طابعة ثلاثية الأبعاد (أو يعرف شخصًا يمكنه الطباعة) يفكر بسرعة: "سأقوم برسم القطعة بسرعة وأطبعها بنفسي". في ورشنا في 33d.ch، نسمع هذه القصص عمليًا كل أسبوع – وبصراحة، بدأنا بنفس الطريقة قبل سنوات.

الفكرة رائعة: ملفات قطع الغيار الرقمية بدلاً من أرفف المخزون، والطباعة عند الطلب بدلاً من الآلات اللوجستية المكلفة. في الوقت نفسه، نرى أيضًا في الممارسة العملية قطعًا تنكسر في الاستخدام الخاطئ، وتتشوه في السيارة في الصيف، أو تصبح مشكلة قانونية. في هذه المقالة، نوضح أين تكون قطع الغيار المطبوعة ثلاثية الأبعاد مفيدة للغاية – وأين ننصح كخدمة طباعة ثلاثية الأبعاد احترافية بوضوح بالابتعاد عنها.

Quelle: عرض خاص

لماذا قطع الغيار المطبوعة ثلاثية الأبعاد مغرية جدًا

تقوم الشركات المصنعة ومنظمات الخدمة بتجربة قطع الغيار المصنعة إضافيًا منذ عدة سنوات. يوضح تحقيق أجرته هيئة تنظيم السوق البريطانية حول قطع الغيار المطبوعة ثلاثية الأبعاد في الأجهزة المنزلية أن القطع يمكن أن تعمل من الناحية الفنية، ولكن سلامتها تعتمد بشكل كبير على المواد ومعلمات الطباعة وضمان الجودة. بالنسبة للمصنعين، هذا يعني: مخزون رقمي بدلاً من أمتار الأرفف، وتوفر قطع سريع، وتقادم أقل.

بالنسبة للأفراد، يبدو الأمر جذابًا بالمثل: تنزيل ملف STL، والتحقق بسرعة من الإعدادات في برنامج التقطيع (Slicer)، وربما تكلف مادة الطباعة 2-3 فرنك سويسري لكل قطعة – وهكذا. ومع ذلك، نلاحظ في الحياة اليومية بسرعة أن هناك فرقًا كبيرًا سواء كانت القطعة "فقط" تثبت جهاز تحكم عن بعد على الحائط أو إذا كانت يجب أن تتحمل الضغط والحرارة أو القوى المتعلقة بالسلامة. لهذا السبب، نميز بوضوح داخليًا بين قطع الراحة غير الحرجة والمكونات المتعلقة بالسلامة.

تطبيقات غير حرجة: "المنطقة الخضراء" لدينا

كل ما لا يحمل شيئًا أو لا يؤذي أحدًا، ويتسبب في حد أقصى في الإزعاج في حالة الفشل، ولكنه لا يؤذي أحدًا، يتم وضعه في منطقتنا الخضراء. هنا، تعمل طباعة FDM ثلاثية الأبعاد باستخدام PLA أو PETG بشكل موثوق به للغاية وفقًا للخبرة – بشرط أن تكون الطباعة معايرة جيدًا وأن لا يتم تحميل القطع بشكل مفرط.

Quelle: 3ddruckmuenchen.com

نطبع حوامل ومشابك وفواصل صغيرة كهذه في 33d.ch كل يوم – هنا بالضبط تستفيد الطباعة ثلاثية الأبعاد من قوتها "كمصنع قطع صغيرة" المرن.

حوامل، منظمات، وقطع "جودة الحياة"

قطع الغيار المطبوعة ثلاثية الأبعاد مثالية للحوامل والمنظمات. إذا انكسرت قطعة ما، فهذا مزعج، ولكنه ليس خطيرًا – وفي معظم الأحيان، يستغرق إعادة الطباعة ساعة أو ساعتين فقط. أمثلة نموذجية من حياتنا اليومية:

• حوامل لأكياس القهوة أو فلاتر الشاي التي لا تتواجد مباشرة تحت فوهة البخار للجهاز.
• حوامل جدارية لمقابس متعددة، أو أجهزة توجيه، أو محولات طاقة صغيرة لتحسين إدارة الكابلات.
• فواصل وحواجز داخل الأدراج، أو صناديق الأدوات، أو مخازن القطع الصغيرة.

في 33d.ch، ثبت أن ارتفاع الطبقة 0.2 مم، وثلاث إلى أربع طبقات خارجية، و 20-30٪ تعبئة داخلية فعالة لهذه القطع. بعبارة مبسطة، التعبئة الداخلية هي "الحياة الداخلية" للقطعة: كلما زادت النسبة المئوية، أصبح الجزء أكثر صلابة – وزاد استهلاكه من مادة الطباعة ووقت الطباعة. هذه القيم هي قيم تجريبية؛ اعتمادًا على الطابعة، وفوهة الطباعة، والمادة، قد تعمل مجموعات أخرى بشكل أفضل.

أزرار وعناصر تحكم بدون حمل كبير

مقابض دوارة لأجهزة الراديو، أو منظمات مستوى الصوت، أو امتدادات لتحريك أزرار صغيرة أو مفاتيح: عادة ما تكون هذه القطع غير حرجة، طالما أنها لا تنقل قوى كبيرة ولا تقع مباشرة على الأجزاء الساخنة. العديد من الأزرار الزخرفية في آلات القهوة أو آلات المطبخ هي مجرد أغطية بلاستيكية رقيقة على آلية معدنية قوية أو أصلية – هنا يمكن لقطعة بديلة مطبوعة أن تنقذ مظهر الجهاز دون التأثير على سلامته.

أغطية، ولوحات، وسدادات

أغطية المسامير، أو لوحات لتغطية فتحات الحفر غير الجذابة، أو سدادات صغيرة في داخل السيارة هي تطبيقات نموذجية "للمنطقة الخضراء". لها وظيفة بصرية أو وقائية من الغبار ولا تحمل شيئًا: لا شخص، ولا حمولة كبيرة، ولا كهرباء حساسة. نستخدم باستمرار قطعًا مطبوعة ثلاثية الأبعاد هنا – ولم نر مشاكل بعد سنوات، باستثناء أجزاء PLA التي قد تصفر قليلاً في وجود ضوء الأشعة فوق البنفسجية الشديد.

مكونات حرجة للسلامة: حيث نكون حذرين للغاية

بمجرد أن تنخرط الحرارة أو الضغط أو الكهرباء أو الأشخاص، يصبح الأمر حساسًا. في هذه المجالات، تعتبر بيانات المواد ومعلمات الطباعة والاختبارات حاسمة – وهي أشياء لا يمكن محاكاتها إلا بحدود في مرآب الهواة.

المواد ودرجة الحرارة

تعمل معظم الطابعات المنزلية مع مواد FDM مثل PLA و PETG و ABS. يصبح PLA، المادة القياسية للعديد من المبتدئين، طريًا بالفعل ابتداءً من حوالي 60-65 درجة مئوية ويفقد صلابته بشكل كبير. في سيارة متوقفة، يمكن الوصول إلى هذه الدرجات الحرارة أو تجاوزها بسرعة في الداخل؛ تُظهر قياسات خدمات الطقس ودراسات درجات الحرارة الداخلية في الداخل ما بين 50 درجة مئوية وأكثر إلى حوالي 70 درجة مئوية، اعتمادًا على ظروف الطقس، بينما تصبح لوحات القيادة أكثر سخونة. حامل هاتف PLA على الزجاج الأمامي غالبًا ما يصمد لصيف واحد بالضبط – وقد شهدنا هذا في 33d.ch عدة مرات كأمثلة من العملاء "الذائبة" على الطاولة.

المواد الأكثر مقاومة للحرارة مثل PETG و ASA أو البوليمرات الخاصة عالية الحرارة مناسبة بشكل أفضل بكثير للبيئات الدافئة. ومع ذلك، فهي لا تجعل القطعة "آمنة" تلقائيًا: بدون بيانات مواد تم التحقق منها، وعمليات طباعة محددة، واختبارات التحميل، فإن الطباعة الهواة لا تحل محل جزء سيارة معتمد أو جزء من آلة قهوة.

فيديو موصى به: مقارنة مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد في اختبارات الشد والانحناء – مناسب جيدًا للحصول على فكرة عن الاختلافات بين PLA و PETG و ABS.

التحميل الميكانيكي واتجاه الطبقات

قطع FDM غير متجانسة (anisotropic)، وهذا يعني: في اتجاه الطبقات، تكون أضعف مما هي عليه داخل الطبقة. في الحياة اليومية، هذا يعني أن القطع غالبًا ما تنكسر على طول خطوط الطبقات. موصل الأثاث الذي يجب أن يتحمل الشد أو الانحناء بشكل متعامد مع اتجاه الطبقات، يقاوم عادةً أكثر بكثير من قطعة متطابقة يتم تحميلها بالضبط في اتجاه الطبقات.

لذلك، نختبر المكونات الحرجة أولاً حتى الفشل عن قصد، قبل أن نوصي بها للعميل – وبالتوجيه الذي سيتم تثبيته به لاحقًا. خاصة بالنسبة للمشابك وموصلات النقر والأذرع الرفيعة، نفضل التخطيط لسمك جدار أكبر قليلاً واختيار توجيه طبقة لا يؤدي مباشرة إلى خطر الانهيار أو السقوط في حالة الفشل.

النظافة وملامسة الطعام

حتى القطع المطبوعة بتقنية FDM النظيفة تحتوي على أخاديد دقيقة ومسام صغيرة يمكن أن تتراكم فيها بقايا الطعام والبكتيريا. يشير منتديات تغليف المواد الغذائية (Food Packaging Forum) إلى أنه من الصعب تنظيف هذه الأسطح بشكل صحي بدون ختم مناسب، وأن المواد المضافة من مواد الطباعة يمكن أن تهاجر إلى الطعام. لذلك، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد الهواة التقليدية لا تناسب الاتصال الدائم بالمشروبات أو منتجات الألبان في آلات القهوة أو الأطعمة الساخنة إلا بحدود قليلة جدًا.

نهج عملي من ورشنا: قطاعات البسكويت، وقوالب القطع، أو أدوات المساعدة في التقديم التي تتلامس مع الطعام لفترة قصيرة فقط ويتم تنظيفها جيدًا بعدها، يمكن إنجازها بحذر. أكواب الشرب، أوعية الأعلاف أو الماء الدائمة، وكذلك المكونات في داخل الجهاز الساخن الذي يصعب الوصول إليه، نتركها تستخدم في المجال الخاص – هنا نوصي بقطع أصلية معتمدة أو أجزاء من جهات خارجية.

فيديو موصى به: طباعة طعام آمن؟ الحدود والإمكانيات – بداية جيدة لموضوع ملامسة الطعام.

ثلاث سيناريوهات عملية نموذجية من ورشنا

لجعل الأمور ملموسة، إليك ثلاث مواقف تراها 33d.ch كثيرًا – مع استنتاجنا التجريبي حولها.

1. آلة القهوة: ملحقات نعم، مسارات المياه لا

آلات القهوة هي مرشح تقليدي لقطع الغيار المطبوعة ثلاثية الأبعاد. على الإنترنت، توجد عدد لا يحصى من الأزرار والمقابض والحوامل كملفات STL. ومع ذلك، تظهر الدراسات الفنية حول قطع الغيار المطبوعة ثلاثية الأبعاد في الأجهزة المنزلية أيضًا مدى حساسية المكونات الحرجة للسلامة لتقلبات المواد والعمليات.

• منطقة خضراء: حوامل لمدكات القهوة، فراشي تنظيف، أو سدادات؛ لوحات تغطي فتحة فقط؛ أزرار زخرفية تشغل آلية أصلية قوية.
• منطقة صفراء: أجزاء تسخن لفترة وجيزة أو تتلقى رذاذ ماء، ولكن لا يجب أن تحمل ضغطًا – على سبيل المثال، أغطية في منطقة رذاذ الماء. هنا، نجرب عدة نماذج أولية في حالة الشك.
• منطقة حمراء: كل شيء يقع في مسار الضغط العالي (غلايات الإسبريسو، مضخات الحليب، الصمامات)، أو يحمل ماء أو بخار بشكل دائم، أو يصعب تنظيفه. من وجهة نظرنا، يجب استخدام هذه الأجزاء فقط كأجزاء أصلية تم فحصها أو كمكونات صناعية معتمدة بشكل مثبت.

فيديو موصى به: إصلاح آلة قهوة بقطعة صغيرة مطبوعة ثلاثية الأبعاد – مثال جيد لقطعة غيار غير حرجة.

2. الأثاث والمنزل: الكثير ممكن، ولكن ليس كل شيء

أجزاء الأثاث مرشحون جيدون للطباعة ثلاثية الأبعاد، لأنها تعمل عادة في درجة حرارة الغرفة وعواقب عطل ما يمكن التحكم فيها – مع استثناءات.

• عادة غير حرجة: سدادات للفتحات، مشابك للألواح الخلفية، عناصر انزلاق للأثاث الخفيف، حوامل لشرائط LED أو قنوات الكابلات.
• بحذر: موصلات أدراج تحمل وزن الأطباق أو الأدوات؛ حوامل يمكن للأطفال التمسك بها. هنا، نقوم بحسابات أكبر بشكل متعمد ونختبر فور التركيب.
• غير مسموح به: وصلات حاملة في الأسرة العلوية، أو الكراسي، أو السلالم. بمجرد أن يؤدي الكسر إلى السقوط، لا نطبع مثل هذه الأجزاء للاستخدام الحقيقي، بل كحد أقصى لنماذج الوظائف.

لقد أظهرت لنا الممارسة: عندما يأتي العملاء إلينا بقطعة أثاث مكسورة، نوصي دائمًا تقريبًا بحل معدني أو بقطعة غيار أصلية – حتى لو كان يمكن طباعة القطعة هندسيًا بشكل جيد.

3. داخل السيارة: تنظيم نعم، سلامة لا

Quelle: formlabs.com

في مجال السيارات، يتم اختبار التصنيع الإضافي كثيرًا – ولكن بالنسبة للمكونات الحرجة للسلامة، هناك متطلبات وشروط موافقة عالية.

في داخل السيارة، هناك مجالات تطبيق مثيرة للاهتمام: حوامل الهواتف، منظمات في الأنفاق الوسطى، محولات للحوامل. في الوقت نفسه، تجمع السيارات بين درجات الحرارة المرتفعة، وأشعة الشمس فوق البنفسجية، والأنظمة المتعلقة بالسلامة مثل الوسائد الهوائية وأحزمة الأمان.

• مقبول: فواصل المنظمات، حوامل يمكن أن تسقط ببساطة في حالة الشك، لوحات صغيرة في الكونسول الوسطي بدون وظيفة أمان.
• حساس: مشابك في فتحات التهوية التي تسخن في الصيف، أجزاء قريبة جدًا من أغطية الوسائد الهوائية أو ممرات أحزمة الأمان. هنا، سيناريو الفشل هو المفتاح.
• غير مسموح به على الإطلاق: الأجزاء المتعلقة بالوسائد الهوائية، أو نقاط ربط أحزمة الأمان، أو قضبان المقاعد، أو آليات دواسة الفرامل، بالإضافة إلى المكونات التي تمتص الطاقة في حالة الاصطدام أو تؤثر على أنظمة التقييد. تحذر تحليلات المسؤولية القانونية والمنتجات صراحةً من استبدال قطع غيار المركبات الحرجة للسلامة دون موافقة.

حياتنا اليومية في 33d.ch: يسعدنا طباعة حامل هاتف مخصص أو فاصل لحجرة التخزين – كل ما قد يؤثر على سلامة التصادم يبقى خارج نطاق عملنا باستمرار.

القانون والمسؤولية: متى تصبح الشركة المصنعة

بالإضافة إلى الجانب الفني، هناك جانب قانوني. تذكر الهيئة الفيدرالية الألمانية للعمل والسلامة والصحة المهنية (BAuA) في أدلتها حول الطباعة ثلاثية الأبعاد بوضوح أن الأشخاص أو الورش التي تبيع منتجات مطبوعة ثلاثية الأبعاد أو تقدمها بشكل منهجي لأطراف ثالثة، يتم التعامل معهم قانونيًا كشركات مصنعة ويجب عليهم الوفاء بالتزامات قانون سلامة المنتجات.

تؤكد التحليلات القانونية لقطع الغيار المطبوعة ثلاثية الأبعاد أيضًا أنه في حالة الأضرار الناتجة عن قطع معيبة، فإن مقدم خدمة الطباعة ليس فقط، ولكن اعتمادًا على الموقف، يمكن للموردين لملفات CAD أو مواد الطباعة أن يتحملوا المسؤولية أيضًا. علاوة على ذلك، يتم توسيع قواعد مسؤولية المنتج باستمرار في الاتحاد الأوروبي، بحيث يمكن لملفات التصنيع الرقمية والبرامج في المستقبل أن تعتبر منتجًا أيضًا.

بالنسبة لنا في 33d.ch، هذا يعني بشكل ملموس: نوثق المواد والإعدادات للقطع الوظيفية، نرفض طلبات الطباعة للتطبيقات الحرجة بشكل واضح، ونبلغ بوضوح إذا كانت القطعة مخصصة للاختبارات أو بناء النماذج الأولية فقط.

• تقوم بطلب أو بيع قطع مطبوعة بانتظام عبر المنصات أو موقع الويب الخاص بك.
• تقدم الطباعة ثلاثية الأبعاد كخدمة (على سبيل المثال، "أطبع لك قطعة الغيار مقابل رسوم").
• تقوم بتوزيع ملفات CAD لقطع الغيار الحرجة للسلامة مع تحديد الغرض بوضوح.
• تقوم بتركيب الأجزاء المطبوعة في أجهزة يستخدمها أشخاص آخرون دون إعلامهم بالمخاطر.

قائمة التحقق من القرارات الخاصة بنا قبل كل قطعة غيار

Quelle: hdcmfg.com

بالنسبة للقطع عالية التحمل والحرجة للسلامة، غالبًا ما تعتمد الشركات المصنعة على الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن مع ضمان جودة صارم – بعيدًا عن إعدادات الهواة التقليدية.

قبل أن نطبع قطعة غيار في 33d.ch، نمر ذهنيًا عبر قائمة تحقق قصيرة. غالبًا ما يتبنى العديد من العملاء هذا المنطق لاحقًا:

• هل تؤثر القطعة على السلامة أو الصحة؟ هل يمكن أن يؤدي الانكسار إلى السقوط أو الحوادث أو الحرائق أو الصدمة الكهربائية؟ إذا كان الأمر كذلك، فنحن نميل بوضوح إلى قطع الغيار الأصلية أو التي تم فحصها.
• هل هناك حرارة أو ضغط أو كهرباء أو ملامسة للطعام؟ القطع القريبة من السخانات أو الغلايات أو خطوط الضغط أو جهد الشبكة، وكذلك المكونات ذات التلامس الدائم مع الطعام، هي منطقة حمراء تقليدية.
• ما مدى خطورة الفشل العفوي؟ حامل كبسولات مكسور مزعج، ولكنه غير ضار. مقبض مكسور، أو مقعد، أو موجه حزام لا.
• هل توجد قطعة غيار تم فحصها بتكلفة معقولة؟ إذا كانت قطعة الغيار الرسمية 20 فرنك سويسري ، فإن المنطقة الرمادية القانونية والتقنية للطباعة الخاصة نادرًا ما تستحق العناء.
• هل يمكننا الاختبار بأمان؟ غالبًا ما يمكن اختبار الخطافات أو الحوامل بالقرب من الأرض أو باستخدام أوزان. بالنسبة لقطع غيار السيارات الحرجة للسلامة أو المكونات التي تعمل بالضغط، فإن الاختبار الواقعي الآمن يوميًا يكاد يكون مستحيلًا.

فيديو موصى به: تحليل مهندس لقطع الطباعة ثلاثية الأبعاد الوظيفية – مفيد للحصول على فكرة عن عوامل السلامة وأنواع الفشل.

باختصار

• قطع الغيار المطبوعة ثلاثية الأبعاد مثالية للحوامل والمنظمات والأزرار واللوحات، حيث يكون العطل مزعجًا، ولكنه لا يعرض أحدًا للخطر.
• بمجرد أن تدخل الحرارة أو الضغط أو الكهرباء أو ملامسة الطعام أو سلامة الأشخاص، تصل طباعة FDM المنزلية التقليدية بسرعة إلى حدودها.
• قانونيًا، "مجرد طباعة شيء بسرعة" يتحول بسرعة إلى دور الشركة المصنعة مع التزامات واضحة – خاصة إذا كنت تقدم قطعًا مقابل المال أو بانتظام للآخرين.
• قائمة تحقق صادقة للسلامة والمسؤولية قبل الطباعة توفر المتاعب، وتتجنب الأضرار، وتضمن أن تتألق الطباعة ثلاثية الأبعاد حيث تكون قوية حقًا.

مناسب جيدًا في 33d.ch

• فهم تفاوتات الطباعة ثلاثية الأبعاد
• تخزين وتجفيف مادة الطباعة بشكل صحيح
• إعدادات برنامج التقطيع الأساسية للقطع الوظيفية المستقرة
• مقارنة المواد: PLA، PETG، ASA في اختبار عملي
• قائمة تحقق: من الفكرة إلى قطعة الغيار المطبوعة ثلاثية الأبعاد الآمنة