كيف تبدو جودة الطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية SLS في الواقع
تحدد جداول البيانات الدقة. وتُظهر صور التسويق أسطحًا مثالية. ولكن عندما تقرر ما إذا كان بإمكان تقنية التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) أن تحل محل قولبة الحقن أو التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC) لتطبيقك، فأنت بحاجة إلى معرفة ما يخرج من الطابعة - بالقياسات، وليس بالأوصاف.
تقدم هذه المقالة بيانات جودة الطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية SLS من أجزاء اختبار فعلية مطبوعة على TPM3D P360تمت طباعة الأجزاء في بريسيميد 1172 برو جي اف 30 اسود (خرز زجاجي مملوء بـ PA12) و بريسيميد 1172 برو أسود (PA12) بسماكة طبقة 0.12 مم. كل ادعاء مدعوم برقم تم قياسه أو صورة للسطح.
نحن نغطي ثلاثة أبعاد للجودة: الدقة البُعدية، وتشطيب السطح، ووضوح الميزات — بما في ذلك المجالات التي تتفوق فيها العملية والمجالات التي تعاني من قيود يجب مراعاتها عند التصميم.
الدقة البُعدية: الانحرافات المقاسة
كيف اختبرنا
طُبعت أجزاء اختبار مرجعية ذات أبعاد تصميم معروفة، وقُيست باستخدام الفرجار. تمثل الانحرافات الموضحة أدناه الفرق بين أبعاد التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) والأبعاد المطبوعة الفعلية، في كل من الاتجاهين الأفقي (XY) والرأسي (Z).
الأبعاد الأفقية (مستوى XY)
| أبعاد التصميم (مم) | الانحراف المقاس | ماذا يعني هذا |
|---|---|---|
| 18.36 | + 0.03mm | في حدود 0.2% من التصميم |
| 34.34 | + 0.01mm | في حدود 0.03% من التصميم |
فيما يخص الأبعاد الأفقية، يحافظ طراز P360 على دقة عالية في الطباعة، حيث لا تتجاوز التفاوتات ±0.05 مم للأجزاء التي يتراوح حجمها بين 18 و35 مم. ويُعدّ الانحياز الإيجابي الطفيف (حيث تُطبع الأجزاء أكبر قليلاً من التصميم) ثابتًا ويمكن التنبؤ به، ويمكن تعويضه في برامج التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) عند الحاجة.
الأبعاد الرأسية (المحور Z)
| أبعاد التصميم (مم) | الانحراف المقاس | ماذا يعني هذا |
|---|---|---|
| 26.64 | -0.10mm | أقل من ارتفاع طبقة 0.12 مم |
يكون الانحراف الرأسي أكبر من الانحراف الأفقي، وهذا أمر متوقع في جميع العمليات القائمة على الطبقات. ويُترجم الانحراف البالغ -0.10 مم على عنصر يبلغ طوله 26.64 مم إلى أقل من ارتفاع طبقة واحدة طولها 0.12 مم.
جدران رقيقة
| سُمك تصميم الجدار (مم) | الانحراف المقاس | ملاحظة |
|---|---|---|
| 0.50 | + 0.02mm | ممتاز — طباعة دقيقة على الجدران بسمك 0.5 مم |
| 0.66 | + 0.04mm | تحيز إيجابي ثابت |
يمكن طباعة الجدران الرقيقة بسماكة 0.5 مم بانحراف لا يتجاوز 0.02 مم. هذه نتيجة مهمة: فالجدران بسماكة 0.5 مم هي الحد الأدنى لما يمكن لتقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLS) إنتاجه بدقة، ويتعامل معها جهاز P360 دون أي تشوه أو انكماش.
تشطيب السطح: ما تراه بعد الطباعة
السطحان العلوي والسفلي (مستويان)
تظهر أجزاء الاختبار المطبوعة على P360 أسطح ملساء ومستوية مع خطوط مسح ليزرية غير ظاهرة للعيانالسطح موحد وغير لامع - لا يوجد به حفر، ولا فقاعات، ولا عيوب مرئية.
هذه هي النتيجة المرجوة للأسطح الظاهرة للأجزاء الوظيفية. السطح أملس بما يكفي بحيث لا يتطلب صنفرة للتطبيقات الداخلية أو الإنشائية. أما بالنسبة للأسطح المواجهة للعميل، فإنّ السفع الرملي أو التنعيم بالبخار يُنتج لمسة نهائية ساتانية موحدة في دقائق.
الجدران الجانبية
تظهر الجدران الجانبية خطوط قشر البرتقال البسيطة وخطوط الطبقات غير الواضحةتُعدّ ظاهرة "قشرة البرتقال" - وهي مظهر خشن ذو ملمس مميز على الأسطح العمودية - عيبًا شائعًا في الطباعة الانتقائية بالليزر (SLS) ناتجًا عن عدم انتظام توزيع المسحوق أو عدم اتساق درجة الحرارة. في الأجزاء المطبوعة بتقنية P360 الموضحة، تكاد هذه الظاهرة تكون معدومة.
لا تظهر خطوط الطبقات عند سُمك 0.12 مم إلا عند التدقيق. على الجدران العمودية، تظهر كخطوط أفقية باهتة للغاية. أما على الأسطح المائلة (بزاوية 30-60 درجة من الأفقي)، فيكون التدرج أكثر وضوحًا ولكنه لا يزال دقيقًا.
الزوايا: نظيفة وحادة
تظهر زوايا الإطار على أجزاء الاختبار لا يوجد بروز أو نتوء — بما في ذلك الزوايا الحادة. يُعد بروز الزوايا عيبًا شائعًا في تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLS)، حيث تتراكم الحرارة الزائدة عند تغير اتجاه مسار الليزر، مما يؤدي إلى انتفاخ المادة. بفضل تخطيط مسار الليزر الفعال والتحكم الدقيق في الطاقة في جهاز TPM3D P360، يعوّض الليزر الطاقة تلقائيًا عند المسح حول الزوايا.
لماذا جودة السطح متسقة؟
هناك عاملان يؤديان إلى الحصول على سطح أملس:
- نظام إعادة طلاء الشفرات. تستخدم آلة P360 شفرة إعادة طلاء (وليس أسطوانة) لتوزيع كل طبقة من المسحوق. تُنتج الشفرات طبقة مسحوق مسطحة ومتساوية. أما الأسطوانات فقد تُسبب علامات اهتزاز وشحنات كهربائية ساكنة، وكلاهما يُؤدي إلى عيوب في السطح.
- معدل امتصاص الليزر مرتفع. يحقق ليزر ثاني أكسيد الكربون امتصاصًا يصل إلى 96% تقريبًا لمسحوق النايلون. وهذا يعني أن طاقة الليزر تصل بدقة إلى المكان المستهدف، مع أدنى حد من الانتشار الحراري. والنتيجة هي تلبيد نظيف دون تسخين زائد للمسحوق المحيط، الأمر الذي قد يتسبب في خشونة السطح ونمو القطعة.
القوة الميكانيكية: قوة أكبر للتشوه والكسر
خضعت أجزاء الاختبار لاختبارات الانحناء اليدوي ومقارنة قوة الكسر. الأجزاء المطبوعة بتقنية P360 تتطلب مزيد من القوة للتشويه و قوة أكبر للكسر مقارنةً بالخط الأساسي المرجعي. وهذا يشير إلى أن عملية التلبيد تنتج مادة كثيفة ومنصهرة جيدًا - ليس فقط على السطح، ولكن في جميع أنحاء المقطع العرضي للجزء.
بفضل معدل امتصاص ليزر ثاني أكسيد الكربون البالغ 96% مع النايلون، يتم تلبيد كل طبقة بالكامل، وليس دمجها جزئيًا. ينتج عن التلبيد الكامل كثافة أعلى وترابط أفضل بين الطبقات، مما ينعكس مباشرةً على الأداء الميكانيكي.
الأسئلة الشائعة
ما هي دقة أبعاد الأجزاء المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد SLS؟
في جهاز TPM3D P360، تبلغ دقة العناصر الأفقية في نطاق 18-35 مم ±0.03 مم. أما العناصر الرأسية فتُظهر انحرافًا أكبر قليلًا - حوالي 0.10 مم على عنصر بطول 27 مم.
ما مدى نعومة سطح القطعة المطبوعة بتقنية SLS؟
تتميز الأجزاء المطبوعة بتقنية SLS بسطح غير لامع وخشن قليلاً عند خروجها من الطابعة. أما في طابعة TPM3D P360، فتكون الأسطح المستوية ناعمة تمامًا دون أي خطوط مسح ليزرية مرئية، كما أن الجدران الجانبية خالية من أي تموجات. عند سماكة طبقة 0.12 مم، تكون خطوط الطبقات باهتة. يوفر السفع الرملي أو التنعيم بالبخار لمسة نهائية ساتانية موحدة في غضون 10-15 دقيقة، ويمكن إجراء المزيد من المعالجة اللاحقة حسب الحاجة، مثل التنعيم بالبخار للحصول على سطح أملس ولامع.
هل يمكن لتقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLS) طباعة جدران رقيقة؟
نعم. تطبع طابعة TPM3D P360 جدرانًا بسماكة تصل إلى 0.5 مم بدقة عالية مع انحراف لا يتجاوز 0.02 مم. أما الجدران بسماكة 0.66 مم فتظهر انحرافًا يصل إلى 0.04 مم. وتصبح النتائج أقل دقة عند السماكات الأقل من 0.5 مم.
هل الأجزاء المطبوعة بتقنية SLS قوية؟
تتطلب أجزاء الطباعة ثلاثية الأبعاد TPM3D P360 قوة أكبر للتشوه والكسر مقارنةً بالأجزاء المطبوعة بتقنية FDM، مما يدل على كثافة تلبيد كاملة. ويضمن معدل امتصاص ليزر ثاني أكسيد الكربون البالغ 96% مع مسحوق النايلون اندماجًا كاملًا بين الطبقات.
لماذا تتميز أجزاء SLS بحواف مستديرة؟
يُحدد قطر بقعة الليزر (0.25 مم في جهاز P360) الحد الأدنى لنصف قطر الحافة. ولأن شعاع الليزر له عرض فعلي، فإن الحواف الحادة والمشطوفة تُطبع بنصف قطر صغير. هذه خاصية متأصلة في عملية التلبيد بالليزر. يمكن إجراء معالجة لاحقة بعد التصنيع إذا لزم الأمر للحصول على حواف حادة للغاية.
ما هو سمك الطبقة الذي يجب أن أستخدمه في الطباعة بتقنية SLS؟
تدعم طابعة TPM3D P360 سماكة طبقة تتراوح بين 0.06 و0.20 مم، مع التوصية باستخدام 0.12 مم لمعظم التطبيقات. عند هذه السماكة، يكون التوازن الأمثل بين جودة السطح والدقة وسرعة الطباعة. أما الطبقات الأرق (0.06 مم) فتُحسّن من جودة السطح ولكنها تزيد وقت الطباعة بشكل ملحوظ.
اقرأ أكثر:
