معجم الطباعة ثلاثية الأبعاد: شرح مصطلحات سهل
نتذكر جيدًا: أول طابعة ثلاثية الأبعاد خاصة بك تقف على الطاولة، تم تحميل خيوط PLA، تم تحميل Benchy - ثم تتعثر في برنامج التقطيع (Slicer) بمصطلحات مثل Infill، Flow، Brim، أو Bowden. فجأة تومض عشرات المنزلقات في القائمة، من Retract-Speed إلى Z-Offset. في ورشة عمل 33d.ch، نرى دائمًا وجوهًا حائرة في هذه المرحلة بالضبط - والكثير من المطبوعات الفاشلة نصف المكتملة.
من يفهم لغة الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكنه حل المشكلات بشكل أكثر استهدافًا: بدلاً من "تغيير أي شيء فقط"، تعرف أي زر تحكم مسؤول عن ماذا. يلخص هذا المعجم أهم المصطلحات العملية - مع صور أخطاء نموذجية، وقيم إرشادية محددة، وحكايات صريحة من حياتنا اليومية.
Quelle: تمثيل خاص
كيف تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية FDM بشكل عام (حتى تكون المصطلحات منطقية)
تعمل معظم الطابعات المنزلية والمدرسية والمكتبية بتقنية FFF/FDM. يتم سحب خيط بلاستيكي حراري من بكرة إلى باعث (Extruder)، وتسخينه في رأس الطباعة (Hotend)، ووضعه طبقة فوق طبقة على سرير الطباعة. من آلاف هذه الطبقات الرقيقة، يتم إنشاء الجزء الخاص بك.
- خيط (Filament): خيط بلاستيكي على البكرة، عادة بقطر 1.75 مم.
- باعث (Extruder): يضع خيوط بلاستيكية تحت الضغط ويدفعها نحو رأس الطباعة (Hotend).
- رأس الطباعة (Hotend) وفوهة (Nozzle): هنا يتم صهر المادة ووضعها كسلسلة رفيعة.
- سرير الطباعة (Druckbett) ونظام الحركة (Bewegungssystem): يضمنان أن كل طبقة تهبط في المكان الصحيح.
قبل بدء الطباعة، يقوم برنامج تقطيع (Slicer) بترجمة نموذجك ثلاثي الأبعاد (STL أو 3MF) إلى G-Code - أي مسارات محددة ودرجات حرارة ومستويات مروحة للطابعة. تقدم العديد من الشركات المصنعة معاجم وصفحات معرفية خاصة بها؛ نركز هنا على المصطلحات التي تثير دائمًا أسئلة في الممارسة العملية مع الهواة والمدارس والشركات الصغيرة والمتوسطة.
توصية سريعة من ورشة العمل: عندما تبدأ بطابعة أو مادة جديدة، خصص 10-15 دقيقة وراجع هذا المعجم مع برنامج التقطيع الخاص بك. ستدرك على الفور أي تحكم مسؤول عن ماذا - وهذا سيوفر ساعات من التجربة والخطأ لاحقًا.
مصطلحات المواد: خيوط (Filament)، PLA، PETG و ABS
اختيار المواد هو أحد أكبر العوامل لتحقيق أجزاء قوية وعملية للاستخدام اليومي. في ورشة عمل 33d.ch، نرى غالبًا: الهندسة صحيحة، وإعدادات برنامج التقطيع مقبولة إلى حد ما - ولكن المادة غير مناسبة لموقع الاستخدام. على سبيل المثال، حامل هاتف PLA في سيارة ساخنة يدوم أقل بكثير من نفس الهندسة المصنوعة من PETG.
خيط (Filament)
خيط بلاستيكي رفيع على البكرة، تبني منه طابعات FDM أجزاءها. شائعة بقطر 1.75 مم ولفات 750 جم أو 1 كجم. هناك أنواع لا حصر لها مثل PLA، PLA-Plus، PETG، ABS، ASA، Nylon، أو مخاليط خاصة مملوءة بألياف زجاجية أو كربونية.
في الممارسة العملية، نركز في 33d.ch أولاً على ثلاثة أشياء: تحمل القطر، اللف على البكرة، والرطوبة. الخيوط ذات اللف السيئ أو المتقلبة بشدة تؤدي إلى تدفق غير متساوٍ؛ المادة الرطبة تسبب فقاعات وخشونة في الأسطح. تستحق طباعة اختبار سريعة (مكعب معايرة، جدار رفيع) دائمًا.
مقارنة بين PLA، PETG و ABS (قيم إرشادية)
تحدد الشركات المصنعة نطاقات درجات حرارة خاصة بها، ولكن بالنسبة للمبتدئين، أثبتت النطاقات النموذجية نفسها في الممارسة العملية:
| المادة | درجة حرارة الفوهة* | درجة حرارة السرير* | خصائص نموذجية واستخدام |
|---|---|---|---|
| PLA | ca. 190–220 °C | 20–60 °C | سهلة الطباعة، بالكاد يحدث تشوه، مثالية للديكور، النماذج الأولية، علب داخلية |
| PETG | ca. 220–250 °C | 70–90 °C | أكثر متانة من PLA، أكثر مقاومة للحرارة، قليل "الالتصاق"، جيد للحوامل، التطبيقات الخارجية |
| ABS | ca. 230–250 °C | 90–110 °C | مقاومة للحرارة، مقاومة للصدمات، تميل إلى التشوه، تفضل الطباعة في حاوية مغلقة |
*قيم إرشادية، قد تختلف قليلاً حسب الشركة المصنعة والطابعة. في حالة الشك، تكون المعلومات الموجودة على بكرة الخيوط لها الأولوية.
حدث لنا بالضبط نفس الشيء الكلاسيكي في البداية: اعتمدنا ملفات تعريف قياسية من برنامج التقطيع، ولكن علب PLA النهائية كانت تقف بجوار السخان مباشرة في غرفة التخزين الساخنة. بعد بضعة أسابيع على الأكثر، كانت الحوامل ملتوية والمشابك هشة. منذ ذلك الحين، أصبح الأمر كذلك: نطبع الأجزاء الوظيفية التي تتعرض للحرارة والأشعة فوق البنفسجية تقريبًا فقط من PETG أو ABS - يبقى PLA للنماذج الأولية والنماذج والمشاريع الزخرفية.
إعدادات برنامج التقطيع (Slicer) مفهومة: Infill، سمك الطبقة (Layer Height) وما إلى ذلك.
تبدو برامج التقطيع في البداية مثل قمرة قيادة بها الكثير من المفاتيح. في الممارسة العملية، هناك بعض المفاهيم الأساسية التي تحتاج حقًا إلى إتقانها. يمكنك تعديل الباقي تدريجيًا لاحقًا.
Quelle: 3dnatives.com
سير عمل الطباعة ثلاثية الأبعاد النموذجي: من النمذجة الرقمية إلى الكائن المادي النهائي.
Infill - الجزء الداخلي لجزءك
Infill هو ببساطة الجزء الداخلي من جزءك: هيكل شبكي أو خلية نحل في الداخل يدعم الجدران الخارجية. يحدد، جنبًا إلى جنب مع المحيطات (Perimeters)، مدى قوة جزءك ووزنه واستهلاكه للمواد في النهاية.
بالنسبة للكائنات الزخرفية والحوامل البسيطة، نختار في 33d.ch غالبًا 10-20٪ Infill بنمط شبكة بسيط. بالنسبة للأجزاء الوظيفية - مثل فكي التثبيت، وحوامل الأدوات، أو أجزاء الآلات - نفضل 30-50٪ وأنماط أكثر استقرارًا مثل Gyroid أو Cubic، اعتمادًا على الحمل. نستخدم 100٪ Infill فقط عند الضرورة القصوى؛ وإلا فإنه يهدر الوقت والخيوط دون داع.
ارتفاع الطبقة (Layer Height)
يشير ارتفاع الطبقة إلى سمك كل طبقة مطبوعة. تتراوح القيم النموذجية لفوهة 0.4 مم بين 0.1 مم (دقيق للغاية) و 0.28 مم (سريع، ولكن متدرج بشكل واضح). قاعدة إرشادية شائعة: يجب ألا يتجاوز ارتفاع الطبقة حوالي 80٪ من قطر الفوهة - لذا حوالي 0.32 مم لـ 0.4 مم.
القاعدة الأساسية لدينا: نطبع النماذج الأولية والحوامل عادةً عند 0.2-0.24 مم، والشخصيات التفصيلية بدلاً من ذلك عند 0.12-0.16 مم. إذا كنت غير متأكد، ابدأ بـ 0.2 مم واختبر الاتجاهين.
المحيطات / الجدران (Perimeter / Wände)
المحيطات هي الجدران الخارجية لجزءك. يزيد عدد الجدران من الاستقرار بشكل ملحوظ دون الحاجة إلى زيادة Infill. عادةً ما يكون الخطاف الذي يتعرض للحمل الميكانيكي مع 3 محيطات و 25٪ Infill أقوى من جزء به جدران فقط 2، ولكن 40٪ Infill.
Brim و Raft لالتصاق أفضل
Brim هو "حلقة" أحادية الطبقة حول جزءك، متصلة بالطبقة الأولى وتزيد من مساحة التلامس. Raft هو مساحة متعددة الطبقات ومستقلة تحت النموذج. نستخدم Brims تقريبًا يوميًا، و Rafts فقط في حالات خاصة - فهي تزيد بشكل كبير من استهلاك المواد والعمل اللاحق، ولكنها تستحق ذلك للهندسة المعقدة للغاية (Extrem difficult geometries).
تسوية السرير (Bed Leveling)
عند تسوية السرير، تتأكد من أن المسافة بين الفوهة وسرير الطباعة متساوية في جميع الزوايا. فقط عندها تلتصق الطبقة الأولى بشكل موثوق - دون أن تخدش الفوهة السرير أو تتدلى الخطوط "في الهواء".
سواء باستخدام طريقة الورق أو مستشعر تلقائي: نقوم دائمًا بإجراء اختبار تسوية بسيط بعد التعديلات الكبيرة أو عمليات النقل. إذا كانت الطبقة الأولى غير متساوية بالفعل، فلا تستحق عناء إكمال الطباعة بأكملها.
Z-Offset
Z-Offset هو التصحيح الدقيق للارتفاع بين نقطة الصفر الميكانيكية للطابعة والموضع الفعلي للفوهة فوق السرير. إذا كانت المسافة صغيرة جدًا، يتم سحق الطبقة الأولى بقوة؛ إذا كانت كبيرة جدًا، تظل الخطوط بجوار بعضها البعض وتلتصق بشكل سيئ.
نهج عملي: أولاً، قم بتسوية السرير تقريبًا، ثم اضبط Z-Offset في خطوات 0.02-0.05 مم باستخدام اختبار طبقة أولى بسيط حتى تظل المسارات بجوار بعضها البعض بوضوح ولا تزال مرئية.
G-Code
G-Code هو تسلسل سطور أوامر فردية تفهمها الطابعة الخاصة بك - من "حرك الفوهة إلى X/Y/Z" إلى درجات الحرارة ومستويات المروحة. في برنامج التقطيع، يمكنك عرض مسارات الطبقة تلو الأخرى. عندما نبحث عن خطأ "غامض" في الدعم، نلقي دائمًا نظرة على معاينة G-Code أولاً: فهي تظهر بلا رحمة ما إذا كان الدعم، على سبيل المثال، يهبط في المكان الخطأ أو المحيطات مفقودة.
يؤدي Retraction (السحب للخلف) إلى سحب الخيوط للخلف أثناء المسارات الفارغة لمنع انسكاب البلاستيك من الفوهة وتكون خيوط دقيقة ("Stringing") بين مناطق النموذج. القليل جدًا من Retraction يؤدي إلى فتات عنكبوتية، والكثير جدًا قد يتلف الخيوط أو يسبب فقاعات هواء.
السحب للخلف (Retraction)
يؤدي Retraction (السحب للخلف) إلى سحب الخيوط للخلف أثناء المسارات الفارغة لمنع انسكاب البلاستيك من الفوهة وتكون خيوط دقيقة ("Stringing") بين مناطق النموذج. القليل جدًا من Retraction يؤدي إلى فتات عنكبوتية، والكثير جدًا قد يتلف الخيوط أو يسبب فقاعات هواء.
كنقاط انطلاق تقريبية، في أنظمة Bowden غالبًا ما نستخدم 4-6 مم سحب للخلف بسرعة 25-40 مم/ثانية، وفي أنظمة Direct-Drive أفضل 1-2 مم بسرعة مماثلة. المهم هو اختبار التغييرات تدريجيًا - بشكل مثالي مع نموذج اختبار Stringing صغير، قبل المخاطرة بالمطبوعات الكبيرة.
قائمة تحقق مصغرة: إذا بدت الطباعة "غريبة"
- الطباعة مجوفة وغير مستقرة من الداخل؟ -> زيادة نسبة Infill والمحيطات.
- الدرجات مرئية جدًا على المنحنيات؟ -> تقليل ارتفاع الطبقة.
- الكثير من الخيوط بين الأجزاء؟ -> التحقق من Retraction ودرجة حرارة الفوهة.
- تتكسر الأجزاء على الجدران الخارجية؟ -> المزيد من المحيطات بدلاً من مجرد المزيد من Infill.
أخطاء نموذجية: Warping، Overhang، Stringing والدعم (Support)
عندما نضيف مادة جديدة أو طابعة جديدة إلى ورشتنا، نستثمر بوعي بضع ساعات في طباعات اختبار: مكعبات، أبراج، جسور. بهذا نستفز الأخطاء النموذجية ونرى بسرعة المصطلحات التي نحتاج إلى تعديلها في برنامج التقطيع.
Quelle: threedom.de
تساعد طباعات الاختبار مثل هذه المربعات في معايرة وتحسين إعدادات الطابعة.
Warping - عندما تنحني الزوايا للأعلى
يصف Warping انحناء الحواف للأعلى عندما يتقلص المادة أثناء التبريد وتنفصل جزئيًا عن سرير الطباعة. ABS بشكل خاص والأجزاء الكبيرة تكون عرضة لذلك. النتيجة هي علب ملتوية، أسطح مشوهة، وفي أسوأ الحالات، مطبوعات مكسورة.
- الأسباب النموذجية:: سرير طباعة بارد جدًا أو غير مناسب، تيار هوائي، تبريد سريع جدًا، عدم وجود Brim.
- العلاجات السريعة:: زيادة درجة حرارة السرير، تفعيل Brim، استخدام حاوية إذا لزم الأمر، طباعة الطبقة الأولى بشكل أبطأ وأكثر سمكًا قليلاً.
Overhang و Bridging
Overhangs هي مناطق يتم طباعتها بشكل مائل "في الهواء"؛ Bridging هي امتدادات أفقية بين نقطتين. كلما زادت الزاوية أو زاد طول الجسر، زادت احتمالية ترهل الخطوط أو انقطاعها.
- حتى زاوية 45 درجة تقريبًا، تستطيع العديد من الطابعات التعامل مع Overhangs بدون مواد دعم.
- الجزيئات الطويلة تنجح بشكل أفضل بسرعة أقل وتبريد قوي للجزء.
- حيثما أمكن، يستحق الأمر خدعة تصميم صغيرة: تقريب الحواف أو شطفها بدلاً من كسرها عموديًا.
الدعم (Stützstrukturen)
الدعم هو هياكل دعم مؤقتة تبنيها الطابعة تحت Overhangs أو المناطق العائمة الحرة. تتم إزالتها بعد الطباعة. القليل جدًا من الدعم وتتدلى الطبقات؛ الكثير جدًا من الدعم وستقضي المساء مع الزردية والسكين.
في الممارسة العملية، ثبت لدينا: تفعيل الدعم فقط حيث تحتاج الهندسة إليه حقًا (ضبط "الدعم من سرير الطباعة فقط"، زيادة مسافة Z الاتصال قليلاً والحفاظ على قيمة كثافة الدعم معتدلة). وبهذه الطريقة، تظل الأسطح السفلية نظيفة بشكل مقبول دون تفكيك الأجزاء.
Stringing - خيوط دقيقة بين الأجزاء
Stringing هي الخيوط الدقيقة التي تتدلى بين منطقتين في نموذجك عندما تفقد الفوهة المزيد من المواد أثناء التحرك. يبدو هذا غير نظيف، ولكن يمكن عادةً التعامل معه بسرعة من خلال إعداد Retraction الصحيح، ودرجة حرارة فوهة أقل قليلاً، وخيوط جافة.
نهج عملي: أولاً، اطبع نموذج اختبار Stringing صغير، ثم اضبط مسافة Retraction ودرجة الحرارة تدريجيًا. عندما تقل الخيوط، يمكنك نقل نفس الإعدادات إلى مشاريعك الحقيقية.
فيديو موصى به حول Stringing و Retraction: وقف Stringing باستخدام Retraction! (101 الطباعة ثلاثية الأبعاد)
أجزاء الطابعة: باعث (Extruder)، Bowden، Direct-Drive، رأس الطباعة (Hotend) وفوهة (Nozzle)
تصف العديد من المصطلحات في الطباعة ثلاثية الأبعاد ببساطة أجزاء معينة من الطابعة. إذا كنت تعرف ما هو موجود وأين، فإن استكشاف الأخطاء وإصلاحها يصبح أسهل بكثير.
Quelle: fast-part.de
عملية الطباعة FDM: طبقة تلو الأخرى إلى الكائن النهائي.
باعث Bowden (Bowden-Extruder)
في إعداد Bowden، يقع محرك الباعث على إطار الطابعة. يتم دفع الخيوط عبر أنبوب PTFE (Bowden-Tube) وصولًا إلى رأس الطباعة (Hotend). كتلة الجزء المتحرك على رأس الطباعة قليلة، ولهذا تسمح بسرعات أعلى. في الوقت نفسه، يكون مسار الخيوط أطول وأكثر حساسية - خاصة مع المواد المرنة.
نموذجي: طابعة Bowden تستهلك PLA و PETG بدون مشاكل، ولكنها تواجه صعوبة مع خيوط TPU اللينة جدًا. في ورشنا، خصصنا طابعة أو اثنتين بنظام Direct-Drive لمثل هذه الحالات، بدلاً من محاولة تحويل كل طابعة "بالقوة" إلى متخصص TPU.
باعث Direct-Drive (Direct-Drive-Extruder)
في Direct-Drive، يقع محرك الباعث مباشرة على أو بالقرب جدًا من رأس الطباعة (Hotend). يقطع الخيوط مسافة قصيرة فقط حتى الفوهة. هذا يجعل الطابعة تستجيب بشكل أكثر حساسية لأوامر Retraction ويمكنها معالجة الخيوط المرنة بشكل أفضل بكثير. الجانب السلبي: وزن أكبر على رأس الطباعة، مما يعني سرعات قصوى أقل قليلاً اعتمادًا على الجهاز.
باعث (Extruder)
الباعث هو ببساطة "حزمة العضلات" في الطابعة: تروس أو محاور مجوفة تمسك الخيوط وتدفعها نحو رأس الطباعة (Hotend). إذا كان الباعث يقوم فقط بتآكل الخيوط ويحفر فيها أخاديد عميقة، فغالبًا ما تكون قوة الضغط غير صحيحة - أو أن الفوهة مسدودة جزئيًا، بحيث لا يمكن للخيوط التدفق بشكل نظيف.
رأس الطباعة (Hotend)
في رأس الطباعة، يتم تسخين الخيوط إلى درجة حرارة الانصهار. يتكون من عنصر تسخين، كتلة تسخين، وصلة حرارية، مشتت حراري، وفوهة. بارد جدًا، وتلتصق الخيوط بشكل سيئ؛ ساخن جدًا، وسوف تتسبب في Stringing، خيوط، وفي أسوأ الحالات، بقايا محترقة تؤدي إلى انسدادات.
فوهة (Nozzle / Düse)
الفوهة هي الفتحة الصغيرة في نهاية رأس الطباعة (Hotend) التي يصل منها البلاستيك المنصهر إلى سرير الطباعة. الافتراضي هو 0.4 مم، ولكن هناك أنواع أدق وأكثر سمكًا. الفوهات الأكبر (0.6-0.8 مم) تطبع الأجزاء الكبيرة بشكل أسرع بكثير، ولكنها تنتج طبقات أكثر وضوحًا؛ الفوهات الأصغر (0.25-0.3 مم) مثالية للنصوص الدقيقة، والثقوب الصغيرة، والصور المصغرة - ولكن وقت الطباعة يزداد بشكل ملحوظ.
في الممارسة العملية، يستحق الأمر تغيير الفوهة عن قصد لمشاريع معينة بدلاً من محاولة حل كل شيء بالإعداد القياسي. بالنسبة لحوض نباتات كبير مصنوع من PETG، فإن فوهة 0.8 مم نعمة - ولكن للرموز التفصيلية، العكس هو الصحيح.
باختصار: كيفية استخدام معجم الطباعة ثلاثية الأبعاد هذا
مصطلحات مثل Infill، Brim، Retraction أو Z-Offset ليست مجرد زخرفة نظرية - إنها مفاتيح تحكم مباشرة لجودة طباعتك. عندما تسوء الأمور في ورشتنا، نرجع دائمًا تقريبًا إلى نفس الخطوات:
- غيّر مفهومًا واحدًا أو إعدادًا واحدًا فقط في كل مرة ولاحظ النتيجة.
- اطبع أشياء اختبار صغيرة بدلاً من المخاطرة بالجزء النهائي الكبير على الفور.
- دوّن ملاحظات: المادة، درجة الحرارة، Infill، ارتفاع الطبقة - بهذه الطريقة تبني "ملفات تعريف أفضل الممارسات" الخاصة بك بمرور الوقت.
- بالنسبة للمشاكل المتكررة (مثل Warping أو Stringing)، ابحث عن المصطلح المقابل واضبط مفاتيح التحكم المناسبة.
- احفظ الملفات الشخصية وأعطها أسماء ("PLA-Standard"، "PETG-Outdoor"، "ABS-Case") حتى لا تضيع الإعدادات الناجحة.
هذه هي الطريقة التي نعمل بها أيضًا في 33d.ch في الحياة اليومية: بشكل منهجي بدلاً من الطيران الأعمى، مع مفاهيم واضحة وسلاسل اختبار نظيفة. يستغرق هذا بعض الوقت في البداية، ولكنه يوفر في النهاية الكثير من المواد والأعصاب والمطبوعات الفاشلة.
يتناسب جيدًا مع - مواضيع محتملة تالية
- فهم تفاوتات الطباعة ثلاثية الأبعاد
- تخزين وتجفيف خيوط الطباعة بشكل صحيح
- ضبط الطبقة الأولى بشكل مثالي
- إنشاء ملفات تعريف برنامج التقطيع لمواد مختلفة
- صيانة وتنظيف طابعة FDM ثلاثية الأبعاد الخاصة بك
فيديو موصى به للحصول على نظرة عامة سريعة وشاملة: 3D PRINTING 101: The ULTIMATE Beginner's Guide
إذا كنت تكافح بشكل أساسي مع تسوية السرير، فقد يساعدك هذا البرنامج التعليمي: Bed levelling for beginners to achieve a perfect first layer