في الوقت الحاضر، تعد النماذج الأولية السريعة ثلاثية الأبعاد تقنية شائعة. فهي تمكن الشركات من تطوير منتجات مخصصة بشكل أكثر كفاءة وسرعة واقتصاديًا. تتعمق هذه المدونة في النماذج الأولية السريعة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد وتشرح كيف تساعد في زيادة كفاءة المنتجات المخصصة.
ما هي النماذج الأولية السريعة؟
النماذج الأولية السريعة هي عملية سريعة من صنع نماذج أولية مادية لجزء أو منتج أو تصميم باستخدام CAD البيانات وبعض التقنيات مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد. الهدف الرئيسي من النماذج الأولية السريعة هو التحقق من صحة التصميم واختباره وتنقيحه بسرعة قبل الانتقال إلى الإنتاج على نطاق واسعوبالتالي تقليل الوقت والتكلفة في تطوير المنتجات العملية.
كيف تعمل النماذج الأولية السريعة؟
تعمل النماذج الأولية السريعة من خلال الخطوات التالية:
- استخدم برنامج CAD لتصميم نماذج رقمية ثلاثية الأبعاد للمنتج أو الجزء الذي تريده.
لاحظ أنه يجب تحويلها إلى صيغة يمكن للآلات قراءتها وتفسيرها، مثل ملفات OBJ للطباعة ثلاثية الأبعاد.
- اختر المواد والطرق لصنع النموذج الأولي الخاص بك.
هذا الأمر متروك لمنتجك ومتطلباتك وميزانيتك.
- استخدم معدات خاصة مثل الطابعات ثلاثية الأبعاد لصنع نموذج أولي بسرعة.
على سبيل المثال، تصنع الطابعة ثلاثية الأبعاد نموذجًا أوليًا ماديًا طبقة تلو الأخرى باستخدام مواد مختارة، تمامًا مثل الطائر الذي يبني عشًا.
- احصل على المظهر والوظائف المطلوبة من خلال التلميع أو الطلاء إذا لزم الأمر.
- اختبار النموذج الأولي وتقييمه.
إذا كانت هناك حاجة إلى إجراء أي تغييرات، فمن السهل تعديل تصميم نموذج التصميم بمساعدة الحاسوب وتكرار عملية النماذج الأولية السريعة حتى يتم تحقيق النتيجة المرجوة.
هل النماذج الأولية السريعة هي نفسها الطباعة ثلاثية الأبعاد؟
إن النماذج الأولية السريعة والطباعة ثلاثية الأبعاد مرتبطان ولكنهما ليسا متماثلين تماماً. يمكن تحقيق النماذج الأولية السريعة باستخدام تقنيات وأساليب مختلفة. واحدة من أكثر طرق النماذج الأولية السريعة شيوعًا هي تقنية الطباعة ثلاثية الأبعادوهو ما يمثل حوالي 90%.
أمثلة نماذج أولية مطبوعة ثلاثية الأبعاد
لغرض النماذج الأولية السريعة، تنطبق الطباعة ثلاثية الأبعاد عادةً على الألعاب مثل شخصيات الأكشن والمجوهرات وإكسسوارات الأزياء والمكونات التي تدخل في الإلكترونيات الاستهلاكية مثل الأزرار والموصلات والأغلفة وغيرها.
بالإضافة إلى النماذج الأولية السريعة، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد مناسبة أيضًا للعديد من الاستخدامات والتطبيقات الأخرى. ومن الأمثلة البارزة على ذلك إنتاج الأطراف الصناعية المخصصة في قطاع الرعاية الصحية والنظارات المصممة خصيصًا لتناسب ملامح وجه كل فرد.
3 مزايا أساسية للنماذج الأولية السريعة باستخدام تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد
عندما يتعلق الأمر بالمشاريع المعقدة المخصصة، وخاصةً تطوير منتجات جديدة، يمكن للنماذج الأولية السريعة ثلاثية الأبعاد أن تقلل بشكل كبير من وقت التطوير والتكاليف والمخاطر المرتبطة بتصميم المنتج وتصنيعه.
توفير الوقت
يمكن أن تستبدل النماذج الأولية السريعة ثلاثية الأبعاد الفترات الطويلة التي تمتد لأشهر أو سنوات المرتبطة عادةً بالنماذج الأولية التكرارية بإطار زمني أسرع من أيام أو أسابيع.
على سبيل المثال، يمكنك استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد لصنع نموذج أولي لمجسم لعبة في غضون عدة ساعات. ويمكن للطابعة أن تنتج نموذجك الأولي المحدّث بكفاءة باستخدام ملف تصميم معدّل قليلاً، متفوقةً بذلك على الطرق التقليدية القائمة على الأدوات.
يؤدي تسريع عملية التصميم بطبيعته إلى تحسين وقت وصول المنتج الجديد إلى السوق.
اختبار أفكار التصميم وتحديد المشكلات المحتملة
من خلال لمس النموذج الأولي المادي للمنتج، يمكنك معرفة المظهر والتأثيرات العامة بشكل أفضل، واكتساب فهم أعمق لنقاط القوة والضعف في التصميم. إلى جانب الاختبار، يمكنك تحديد المشكلات من حيث الوظائف والهياكل.
بالنسبة لتصميمات المجوهرات المعقدة والفريدة، يمكنك طباعة نموذج أولي ثلاثي الأبعاد. بعد ذلك، قم بتقييم الأداء والمظهر والتجربة الملموسة للنموذج الأولي. وبهذه الطريقة، يمكنك اختبار أفكار التصميم وصقلها بسرعة، وإجراء تحسينات لضمان تلبية القطعة النهائية للمتطلبات الجمالية والهيكلية قبل الانتقال إلى الصب أو الإنتاج باستخدام الطرق التقليدية.
توفير المال
تتراوح تكلفة الطباعة ثلاثية الأبعاد من عشرات إلى مئات الدولارات. على سبيل المثال، تبلغ تكلفة النموذج الأولي لملحق بلاستيكي بسيط حوالي $50، وتبلغ تكلفة النموذج الأولي للعبة بلاستيكية كاملة حوالي $300.
وبالمقارنة، عادةً ما يتطلب صنع نموذج أولي باستخدام الطرق التقليدية عشرات الآلاف من الدولارات بمجرد أن تتضمن منتجاتك المخصصة فتح القالب أو تغيير القالب. وهذه تكلفة مقدمة كبيرة.
من خلال اختبار النموذج الأولي وتحسينه، يمكنك أن تقرر ما إذا كنت تريد الاستثمار في عمليات صب وتصنيع أكثر تكلفة. هذه طريقة فعالة من حيث التكلفة بالنسبة لك لضبط عينات المنتج والتأكد من أنها تلبي معايير الجودة وتوقعات المستهلكين قبل البدء الإنتاج الضخم.
سبعة أنواع من النماذج الأولية السريعة مع عينات من المنتجات
هناك العديد من الأنواع المختلفة من طرق النماذج الأولية السريعة، مثل SLA، SLS، FDMإلخ. أعرض هنا الأنواع السبعة الشائعة بالإضافة إلى مزاياها وعيوبها من حيث السرعة والدقة والتشطيب السطحي. بالإضافة إلى أمثلة يومية للمنتج للرجوع إليها.
1. الطباعة الحجرية المجسمة (SLA)
SLA هو نوع من التصنيع المضاف الذي يستخدم الليزر لمعالجة الراتنجات السائلة لإنشاء نموذج أولي مادي. تشتهر تقنية SLA بقدرتها على إنتاج تفاصيل دقيقة وأسطح ناعمة. لذا فإن هذه التقنية مثالية للتصميمات والمنتجات المعقدة. على سبيل المثال، مجسمات الحركة التفصيلية, مجوهرات مخصصة أو إكسسوارات الأزياء المعقدة، والنماذج المعمارية، والأجهزة الطبية، إلخ.
ولكن لها قيود على خيارات المواد ويمكن أن تكون مكلفة بسبب تكلفة المواد والمعدات.
2. التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS)
مثل SLA، هذا النوع مناسب أيضًا لإنشاء الأجزاء المعقدة و النماذج الأولية الوظيفية بدقة عالية. وعادةً ما يتم تطبيقه في إنتاج مكونات الطيران/السيارات، والمعدات الصناعية، وإطارات الطائرات بدون طيار، ومكونات الدراجات ذات الهياكل الداخلية المعقدة.
بشكل مختلف، تستخدم SLS الليزر لدمج المواد المسحوقة، مثل البلاستيك أو المعادن. ويمكن أن يكون السطح خشنًا. وقد يلزم إجراء معالجة لاحقة للحصول على نتائج أكثر سلاسة.
3. النمذجة بالترسيب المنصهر (FDM)
تحتوي FDM على مجموعة متنوعة من خيارات المواد. وهي معروفة بسرعتها وفعاليتها من حيث التكلفة، خاصةً عند طباعة الأجزاء الكبيرة منخفضة الدقة أو الأجزاء ذات التفاصيل الأقل تعقيدًا. على سبيل المثال، اصنع نماذج أولية بلاستيكية بسيطة، مثل أغلفة الهواتف أو حواملها أو الزجاجات أو الأدوات المنزلية الأساسية.
وتكلفة النماذج الأولية FDM ميسورة التكلفة. يكلف النموذج الأولي البسيط لملحق بلاستيكي بسيط حوالي $50. وهي جيدة لصنع النماذج الأولية لمفهوم المنتج والنماذج الأولية الوظيفية، دون الحاجة إلى طلب كبير على الدقة والسطح النهائي.
4. المعالجة الضوئية الرقمية (DLP)
تتشابه تقنية DLP مع تقنية SLA. فكلاهما يعملان على مبدأ معالجة الراتنجات السائلة إلى أجسام صلبة باستخدام مصادر الضوء. ومع ذلك، هناك العديد من الاختلافات الرئيسية بينهما:
- يتم تحديد دقة DLP من خلال كثافة البكسل في جهاز العرض. وهذا يعني أن الدقة ثابتة وقد لا تكون بنفس دقة دقة SLA.
- سرعة DLP أسرع بشكل عام من SLA. لأن تقنية DLP يمكنها معالجة طبقة كاملة دفعة واحدة بينما يتعين على SLA تتبع شكل كل طبقة نقطة بنقطة.
- خيارات مواد DLP محدودة أكثر مقارنةً بجيش تحرير السودان بسبب متطلبات مصدر الضوء المحددة.
في الممارسة العملية، تعد DLP مناسبة تمامًا لإنشاء نماذج أولية تعطي الأولوية للسرعة ولها متطلبات دقة مقبولة. على سبيل المثال، المجوهرات أو الإكسسوارات المخصصة حيث تكون دقة العرض كافية.
5. بولي جيت
تشبه هذه العملية تقنية الطباعة بنفث الحبر ولكن للأجسام ثلاثية الأبعاد. تدعم تقنية PolyJet مجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك البولي جيت، بما في ذلك البوليمرات الضوئية المختلفة والمواد المرنة وحتى الطباعة متعددة المواد. وهذا يسمح بإنشاء أجزاء ذات خصائص وألوان مختلفة في طباعة واحدة.
على غرار تقنية SLA، تشتهر PolyJet أيضًا بالدقة والدقة العالية. لذلك، يمكنها إنتاج أجزاء ذات أسطح ناعمة وتفاصيل دقيقة، مع الحد الأدنى من خطوط الطبقات.
إلى جانب الطباعة متعددة المواد ومتعددة الألوان، تُعد PolyJet مناسبة لإنشاء نماذج أو نماذج متعددة المواد تحاكي المنتجات النهائية بالإضافة إلى قوالب أو أنماط عالية الدقة لعمليات الصب.
6. النفث الموثق (BJ)
يمكن لهذه التقنية أن تطبع بالألوان الكاملة، مما يجعلها خيارًا ممتازًا لإنشاء نماذج ملونة ومفصلة، مثل النماذج الأولية المعمارية أو التصميمية. لاحظ أن النماذج الأولية للطباعة بالنفث الموثق ليست قوية مثل تلك المصنوعة باستخدام SLS، ولكن يمكن أن تكون التكلفة أقل نسبيًا.
بالمقارنة مع بعض تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى، فإن BJ أسرع في الطباعة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن طباعة BJ باستخدام مساحيق معدنية وسيراميك، مما يجعلها خيارًا جيدًا لإنتاج مكونات معدنية أو خزفية وظيفية.
7. الاندماج النفاث المتعدد (MJF)
تستخدم هذه التقنية مواد بلاستيكية حرارية، عادةً ما تكون من النايلون (PA12). لذا فهي قادرة على إنتاج أجزاء قوية ومتينة، مثل المكونات الوظيفية للسيارات أو الفضاء أو المنتجات الاستهلاكية. وهي قادرة على طباعة أجزاء متعددة في وقت واحد وضمان دقة أبعاد جيدة.
لاحظ أن تشطيب السطح يمكن أن يكون خشنًا إلى حد ما مقارنة بجيش تحرير السودان. يلزم إجراء معالجة لاحقة للحصول على سطح أكثر سلاسة.
بشكل عام، تُعد النماذج الأولية السريعة ثلاثية الأبعاد حلاً شائعاً للتصميمات المخصصة. كمشترين، يمكنك الاستفادة الكاملة من هذه الطريقة لصنع نموذج أولي سريع للمنتج واختباره وتحسين تصميمات منتجاتك بطريقة فعالة من حيث التكلفة. بالمقارنة مع الطرق التقليدية، يمكنك الحصول على منتجاتك الفريدة من نوعها في السوق بشكل أسرع وأكثر اقتصادية.
نحن جينغسورسينغشركة توريد رائدة في الصين. حتى الآن، ساعدنا أكثر من 4000 عميل في جميع أنحاء العالم على تخصيص المنتجاتبدءًا من التصميم، والنماذج الأولية السريعة باستخدام أدوات الطباعة ثلاثية الأبعاد والتعديل، وصولاً إلى الإنتاج بالجملة بعد تأكيد العينة النهائية, فحص المنتجو نقل البضائع.
