من الطباعة إلى المنتج: معالجة الأسطح للطباعة ثلاثية الأبعاد

بينما تُنجز معظم أعمال التصنيع داخل الطابعة ثلاثية الأبعاد، حيث تُبنى الأجزاء طبقةً تلو الأخرى، إلا أن هذه ليست نهاية العملية. تُعد مرحلة ما بعد المعالجة خطوةً مهمةً في سير عمل الطباعة ثلاثية الأبعاد، حيث تُحوّل المكونات المطبوعة إلى منتجات نهائية. أي أن "ما بعد المعالجة" بحد ذاتها ليست عمليةً محددة، بل هي فئةٌ تتكون من العديد من تقنيات المعالجة المختلفة التي يُمكن تطبيقها ودمجها لتلبية مختلف المتطلبات الجمالية والوظيفية.

كما سنرى بمزيد من التفصيل في هذه المقالة، هناك العديد من تقنيات ما بعد المعالجة وتشطيب الأسطح، بما في ذلك المعالجة الأساسية (مثل إزالة الدعامات)، وتنعيم الأسطح (الفيزيائية والكيميائية)، ومعالجة الألوان. إن فهم العمليات المختلفة التي يمكنك استخدامها في الطباعة ثلاثية الأبعاد سيُمكّنك من تلبية مواصفات المنتج ومتطلباته، سواءً كان هدفك هو تحقيق جودة سطح موحدة، أو جماليات محددة، أو زيادة الإنتاجية. دعونا نلقي نظرة فاحصة.

تشير مرحلة ما بعد المعالجة الأساسية عادةً إلى الخطوات الأولية بعد إزالة الجزء المطبوع ثلاثي الأبعاد وتنظيفه من غلاف التجميع، بما في ذلك إزالة الدعم وتنعيم السطح الأساسي (استعدادًا لتقنيات التنعيم الأكثر شمولاً).

تتطلب العديد من عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد، بما في ذلك نمذجة الترسيب المندمج (FDM)، والطباعة الضوئية المجسمة (SLA)، والتلبيد بالليزر المعدني المباشر (DMLS)، والتوليف الضوئي الرقمي الكربوني (DLS)، استخدام هياكل دعم لإنشاء نتوءات وجسور وهياكل هشة. وهذه ميزة فريدة. ورغم فائدة هذه الهياكل في عملية الطباعة، إلا أنه يجب إزالتها قبل تطبيق تقنيات التشطيب.

يمكن إزالة الدعامة بطرق مختلفة، لكن العملية الأكثر شيوعًا اليوم هي العمل اليدوي، مثل القطع، لإزالة الدعامة. عند استخدام ركائز قابلة للذوبان في الماء، يمكن إزالة هيكل الدعامة بغمر القطعة المطبوعة في الماء. كما تتوفر حلول متخصصة لإزالة الأجزاء آليًا، وخاصةً التصنيع الإضافي للمعادن، والذي يستخدم أدوات مثل آلات CNC والروبوتات لقطع الدعامات بدقة والحفاظ على التفاوتات.

من طرق المعالجة اللاحقة الأساسية الأخرى عملية النفخ الرملي. تتضمن العملية رش الأجزاء المطبوعة بجسيمات تحت ضغط عالٍ. يُنتج تأثير مادة الرش على سطح الطباعة ملمسًا أكثر نعومةً وتناسقًا.

غالبًا ما يكون النفخ الرملي الخطوة الأولى في تنعيم الأسطح المطبوعة ثلاثية الأبعاد، إذ يزيل بفعالية المواد المتبقية ويخلق سطحًا أكثر تجانسًا، جاهزًا للخطوات اللاحقة كالتلميع أو الطلاء أو التلوين. تجدر الإشارة إلى أن النفخ الرملي لا يُنتج لمسة نهائية لامعة.

إلى جانب النفخ الرملي الأساسي، هناك تقنيات أخرى لما بعد المعالجة يمكن استخدامها لتحسين نعومة الأسطح وخصائصها الأخرى، مثل المظهر غير اللامع أو اللامع. في بعض الحالات، يمكن استخدام تقنيات التشطيب لتحقيق النعومة عند استخدام مواد بناء وعمليات طباعة مختلفة. ومع ذلك، في حالات أخرى، لا يناسب تنعيم الأسطح إلا أنواعًا معينة من الوسائط أو المطبوعات. يُعدّ شكل القطعة ومادة الطباعة أهم عاملين عند اختيار إحدى طرق تنعيم الأسطح التالية (جميعها متوفرة في خدمة Xometry Instant Pricing).

تُشبه هذه الطريقة في المعالجة اللاحقة عملية النفخ الرملي التقليدية، حيث تتضمن وضع جزيئات على الطباعة تحت ضغط عالٍ. مع ذلك، هناك فرق مهم: لا تستخدم عملية النفخ الرملي أي جزيئات (مثل الرمل)، بل تستخدم حبيبات زجاجية كروية كوسيط لنفخ الطباعة بالرمل بسرعات عالية.

يُضفي تأثير خرز الزجاج الدائري على سطح الطباعة مظهرًا أكثر سلاسةً وتناسقًا. بالإضافة إلى الفوائد الجمالية للنفخ الرملي، تُعزز عملية التنعيم المتانة الميكانيكية للقطعة دون التأثير على حجمها. ويرجع ذلك إلى أن الشكل الكروي لخرز الزجاج قد يُحدث تأثيرًا سطحيًا للغاية على سطح القطعة.

يُعدّ التقليب، المعروف أيضًا بالفرز، حلاً فعالاً لمعالجة القطع الصغيرة بعد الطباعة. تتضمن هذه التقنية وضع الطباعة ثلاثية الأبعاد في أسطوانة مع قطع صغيرة من السيراميك أو البلاستيك أو المعدن. ثم تدور الأسطوانة أو تهتز، مما يؤدي إلى احتكاك الحطام بالقطعة المطبوعة، مما يُزيل أي تفاوتات سطحية، ويُنتج سطحًا أملسًا.

يُعدّ تقليب المواد أقوى من النفخ الرملي، ويمكن تعديل نعومة السطح حسب نوع مادة التقليب. على سبيل المثال، يُمكن استخدام مواد ذات حبيبات منخفضة للحصول على سطح أكثر خشونة، بينما يُنتج استخدام رقائق عالية الحبيبات سطحًا أكثر نعومة. بعض أنظمة التشطيب الكبيرة الشائعة تُناسب قطعًا بأبعاد 400 × 120 × 120 مم أو 200 × 200 × 200 مم. في بعض الحالات، وخاصةً مع قطع MJF أو SLS، يُمكن تلميع التجميعة بالتقليب باستخدام حامل.

بينما تعتمد جميع طرق التنعيم المذكورة أعلاه على عمليات فيزيائية، يعتمد التنعيم بالبخار على تفاعل كيميائي بين المادة المطبوعة والبخار لإنتاج سطح أملس. وتحديدًا، يتضمن التنعيم بالبخار تعريض الطباعة ثلاثية الأبعاد لمذيب متبخر (مثل FA 326) في حجرة معالجة محكمة الغلق. يلتصق البخار بسطح الطباعة وينتج ذوبانًا كيميائيًا مُتحكمًا فيه، مما يُنعم أي عيوب أو نتوءات أو انحناءات على السطح عن طريق إعادة توزيع المادة المنصهرة.

يُعرف التنعيم بالبخار أيضًا بأنه يمنح السطح لمسة نهائية أكثر لمعانًا وصقلًا. عادةً ما تكون عملية التنعيم بالبخار أكثر تكلفة من التنعيم المادي، ولكنها تُفضّل نظرًا لنعومتها الفائقة ولمعانها. يتوافق التنعيم بالبخار مع معظم البوليمرات ومواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المرنة.

يُعد التلوين، كخطوة إضافية بعد المعالجة، وسيلةً رائعةً لتعزيز جمالية مطبوعاتك. على الرغم من توفر مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد (وخاصةً خيوط FDM) بخيارات ألوان متنوعة، إلا أن التلوين كخطوة لاحقة يسمح لك باستخدام مواد وعمليات طباعة تُلبي مواصفات المنتج، وتحقق تطابقًا لونيًا مثاليًا لمادة معينة. إليكِ أكثر طريقتين شائعتين للتلوين في الطباعة ثلاثية الأبعاد.

يُعدّ الطلاء بالرشّ طريقةً شائعةً تتضمن استخدام بخاخ رذاذ لرشّ طبقة من الطلاء على طباعة ثلاثية الأبعاد. بإيقاف الطباعة ثلاثية الأبعاد مؤقتًا، يُمكن رشّ الطلاء بالتساوي على القطعة، مُغطّيًا سطحها بالكامل. (كما يُمكن رشّ الطلاء بشكلٍ انتقائيّ باستخدام تقنيات التغطية). هذه الطريقة شائعةٌ في كلٍّ من الطباعة ثلاثية الأبعاد والأجزاء المُشغّلة آليًا، وهي غير مُكلفة نسبيًا. مع ذلك، لها عيبٌ رئيسيّ واحد: نظرًا لطبقة الحبر الرقيقة جدًا، سيظهر اللون الأصلي للمادة المطبوعة في حال خدش القطعة المطبوعة أو تآكلها. تُحلّ عملية التظليل التالية هذه المشكلة.

بخلاف الطلاء بالرش أو الفرشاة، يتغلغل الحبر في الطباعة ثلاثية الأبعاد تحت السطح. ولهذا مزايا عديدة. أولًا، حتى في حال تآكل الطباعة ثلاثية الأبعاد أو خدشها، تبقى ألوانها الزاهية سليمة. كما أن البقعة لا تتقشر، وهو ما يُعرف عنه أن الطلاء يفعله. ومن المزايا المهمة الأخرى للصبغ أنها لا تؤثر على دقة أبعاد الطباعة: فبفضل اختراق الصبغة لسطح النموذج، لا تزيد من سُمكه، وبالتالي لا تُفقد التفاصيل. وتعتمد عملية التلوين المحددة على عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد والمواد المستخدمة.

يمكنك إنجاز كل هذه العمليات النهائية عند العمل مع شريك تصنيع مثل Xometry، مما يسمح لك بإنشاء مطبوعات ثلاثية الأبعاد احترافية تلبي معايير الأداء والجمال.