التصميم التوليدي بالذكاء الاصطناعي للطباعة ثلاثية الأبعاد

Avatar
Lisa Ernst · 21.11.2025 · تقنية · 9 min

عندما يقف شخص ما في ورشتنا حاملًا قطعة غيار مكسورة، نسمع غالبًا نفس الجملة: "أحتاج هذا الجزء بالضبط - فقط أقوى، ويفضل أن يكون بحلول الغد."في الماضي، كان هذا يعني ساعات طويلة في CAD، وطبعات اختبارية متعددة، ولحظات من الإحباط عندما كان الجزء لا يزال ينكسر في المكان الخطأ. اليوم، نجعل الذكاء الاصطناعي يصمم المسودة الأولى، ونعطي التصميم التوليدي إطارًا واضحًا، ثم نرسل فقط أفضل خيار إلى الطابعة.. نعرض لك من منظور فريق 33d.ch، كيف يمكنك ربط التصميم التوليدي المدعوم بالذكاء الاصطناعي بالطباعة ثلاثية الأبعاد - من إدخال النص إلى ملف STL المحسن. في طريقك، ستحصل على إعدادات عملية، ونقاط تعثر نمطية من واقع حياتنا اليومية، وبعض الحيل التي ساعدتنا في خفض نسبة الخطأ لدينا بشكل كبير.

عرض خاص

مقدمة & أساسيات

عندما نتحدث عن الذكاء الاصطناعي، والتصميم التوليدي، والطباعة ثلاثية الأبعاد، فإن الأمر يتعلق دائمًا بنفس السلسلة: أولاً، تنشأ فكرة الشكل (على سبيل المثال، بالذكاء الاصطناعي من نص أو صور)، ثم يقوم خوارزمية بتحسين الهندسة لتحقيق أهداف مثل الوزن، والصلابة، أو استهلاك المواد، وأخيرًا، تقوم الطابعة بتنفيذ كل شيء طبقة فوق طبقة. Neural Concept يُظهر جيدًا كيف تغير تدفقات عمل الذكاء الاصطناعي هذه التصنيع الإضافي.

في الممارسة العملية، نرى تطبيقات متشابهة باستمرار لدى عملائنا: دعامات خفيفة للإلكترونيات، مشابك ومحولات في هندسة الآلات، قنوات تهوية أو تبريد معقدة بهياكل داخلية متعرجة، أو أجزاء رياضية/طبية متخصصة تتشكل بسلاسة حول الجسم. Altair يوضح كيف تُستخدم الهياكل الشبكية لهذا الغرض.

ثلاثة مصطلحات أساسية ستواجهها في كل مشروع تقريبًا:

ينمو سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد عالميًا بقوة، وتستفيد منه طرق التصميم والتحسين القائمة على الذكاء الاصطناعي بشكل مباشر. تتوقع تقارير السوق المختلفة غالبًا معدلات نمو مزدوجة الرقم على مدى السنوات القليلة القادمة، سواء للطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل عام، أو لاستخدام الذكاء الاصطناعي في التصنيع الإضافي. PR Newswire و Market.us توفر الأرقام حول هذا الموضوع.

التحضير & الأدوات

للبدء بشكل جيد في تصميم الطباعة ثلاثية الأبعاد التوليدية بالذكاء الاصطناعي، لا تحتاج إلى مختبر عالي التقنية، ولكن إلى تجهيزات أساسية معقولة. ما أثبت جدارته في ورشتنا ومشاريع العملاء:

للحصول على فهم حول اختيار المواد فيما يتعلق بالتصميم التوليدي، غالبًا ما نسترشد بهذا الرسم البياني العام:

المادة الاستخدام النموذجي ملاحظات للتصميم التوليدي
PLA نماذج أولية، دراسات شكلية، ديكور للمسودات الأولية؛ محدود الاستخدام لهياكل Lattice ذات الأحمال العالية.
PETG أجزاء وظيفية للاستخدام اليومي، دعامات خفيفة حل وسط جيد بين القوة وقابلية الطباعة، مثالي للكثير من التصاميم التوليدية.
Nylon / مركب أجزاء مشدودة، هندسة آلات متينة للغاية، ولكنها أقل تساهلاً في الطباعة؛ مفيدة للهياكل أخف وزنًا وعالية التحمل.

قائمة الفحص الداخلية لدينا قبل البدء غالبًا ما تبدو كالتالي: أولاً، نحدد هدف جزء واضح بأبعاد تقريبية وأحمال، وثانيًا، نحدد أداة الذكاء الاصطناعي التي ستنشئ النموذج وأي برنامج CAD سيتولى المعالجة اللاحقة، وثالثًا، نتحقق بموضوعية مما إذا كانت الطابعة المختارة يمكنها بالفعل توفير مساحة البناء والمواد والدقة. Neural Concept يؤكد أيضًا على أهمية هذه الأهداف الواضحة.

تعليمات خطوة بخطوة

يمكن تقسيم الطريق من الفكرة إلى الجزء المطبوع إلى عدة خطوات. هذا هو بالضبط كيف نبني مشاريع العملاء في 33d.ch.

الخطوة 1: تحديد الهدف والظروف الحدية

فكر أولاً فيما يجب على الجزء القيام به بالفعل في الاستخدام اليومي: هل يجب أن يقوم مشبك الكابل بتجميع بضعة أسلاك فقط، أم أن الغطاء يجب أن يتحمل عدة كيلوجرامات. سجل الوظيفة، والبيئة (داخلية، ورشة، حرارة، رطوبة)، ومسافات الأمان، ونقاط التثبيت، على سبيل المثال، فتحتان للمسامير ضمن شبكة معينة. بالنسبة للأجزاء ذات الأحمال العالية، يساعد تقدير القوى بشكل تقريبي والتركيز مباشرة على مرشحي المواد مثل PETG أو النايلون. 3erp.com يقدم إرشادات حول هذا الموضوع.

كفحص سريع: إذا كان بإمكانك وصف جزءك في جملة واحدة، فأنت غالبًا ما تكون واضحًا بما يكفي للخطوات التالية.

الخطوة 2: تحديد الهندسة التقريبية

قبل أن تشرك الذكاء الاصطناعي، قم بإنشاء شكل غلاف أو حجم مرجعي، وإلا فقد ينتج لديك أسوأ حالة نموذجًا جميلًا لا يتناسب مع أي مكان - هذا مزعج. مكعب بسيط مع تجاويف في Fusion 360 أو FreeCAD غالبًا ما يكون كافيًا. المهم هي أسطح التثبيت اللاحقة، والثقوب، والأبعاد الحدية.

فحص النجاح في هذه المرحلة: اطبع الشكل الغلاف فقط بالعديد من الطبقات عند الضرورة، وتحقق من الكائن للتأكد من أن الأبعاد ومساحة البناء مناسبة.

الخطوة 3: إنشاء النموذج الأولي باستخدام ذكاء اصطناعي تحويل النص إلى ثلاثي الأبعاد

الآن يأتي الجزء الرئيسي: أداة تحويل النص إلى ثلاثي الأبعاد مثل Meshy AI, 3D AI Studio, Sloyd, Hyper3D أو HexaGen. صف الجزء بأكبر قدر ممكن من الدقة، على سبيل المثال: "مشبك كابل ميكانيكي بقناتين لكابلات 4 مم، سطح تثبيت مسطح بفتحتين للمسامير، للطباعة ثلاثية الأبعاد FDM بدون تفاصيل دقيقة للغاية". تقدم العديد من هذه الأدوات خيارات متعددة؛ اختر الخيار الذي يتناسب شكله العام بشكل أفضل، وقم بتصدير STL أو OBJ. Reuters تتحدث Tencent على سبيل المثال عن نماذج ثلاثية الأبعاد مفتوحة.

في 33d.ch، غالبًا ما نصيغ في البداية بشكل عام جدًا ("حامل للكابلات"). كانت النتيجة تبدو لطيفة، ولكنها بالكاد كانت قابلة للاستخدام. منذ أن ذكرنا عرض الفوهة، وسمك الجدران التقريبي، وموقف التركيب مباشرة في المطالبة، أصبحت التصميمات أكثر قابلية للطباعة.

الخطوة 4: فحص النموذج وتنظيفه وتعديله الأبعاد

لم تنتقل أي من نماذج الذكاء الاصطناعي مباشرة إلى الطابعة أبدًا. افتح الشبكة في أداة CAD أو الشبكة الخاصة بك وتحقق مما إذا كان النموذج مغلقًا، ولا يحتوي على أي شظايا سائبة، وما إذا كانت سماكات الجدران والتفاصيل قابلة للطباعة. بالنسبة لفوهة 0.4 مم، ثبتت الجدران الداعمة التي لا تقل عن 1.2 مم والتفاصيل الدقيقة التي تبدأ من 0.6-0.8 مم. 3erp.com يذكر إرشادات مماثلة.

اضبط الأبعاد الحرجة مثل قطر الثقب، وعرض الأخدود، أو أسطح الاتصال بشكل مستهدف. ننفيذ العديد من المشاريع عن طريق نمذجة مناطق الوظائف بشكل بارامتري، وتكون المناطق "العضوية" فقط من إنشاء الذكاء الاصطناعي. Formlabs يصف هذا المزيج من أسطح الوظائف والهياكل الحرة.

كفحص، اختبار طباعة سريع "منخفض الملء" مناسب: عدة محيطات، ارتفاع طبقة خشن، فقط لرؤية ما إذا كان كل شيء يناسب ميكانيكيًا.

الخطوة 5: تطبيق التصميم التوليدي أو تحسين Lattice

يستخدم التصميم التوليدي الخوارزميات لتحسين الأجزاء مع مراعاة الأحمال والظروف الحدية.

Quelle: amfg.ai

يستخدم التصميم التوليدي الخوارزميات لتحسين الأجزاء مع مراعاة الأحمال والظروف الحدية.

إذا كان الجزء يجب أن يكون أكثر من مجرد غطاء بسيط، فإن الخطوة التالية جديرة بالاهتمام. في Fusion 360 تحدد أسطح التثبيت كـ "Preserve"، وتسجل مناطق العوائق، وتحدد حالات التحميل، وتختار "Additive" كطريقة تصنيع. سيقترح النظام بعد ذلك أشكالًا توفر المواد مع بقائها قوية - غالبًا بأشكال متشعبة شبكية. Formlabs يشرح هذه العملية.

للهياكل الداخلية، تكون أدوات Lattice مناسبة، والتي تنشئ تلقائيًا هياكل شبكية بناءً على مسارات الأحمال وأنواع الخلايا. يمكن للذكاء الاصطناعي التوليدي الحديث تحسين هياكل Lattice لتحقيق قيم مستهدفة محددة للصلابة، أو امتصاص الطاقة، أو الخصائص الحرارية. accscience.com و Altair تظهر أمثلة نموذجية.

كفحص نجاح، غالبًا ما نستخدم عمليات فحص FEM بسيطة أو على الأقل فحص "منطق سليم": أين تتدفق خطوط القوة، وأين يمكن أن ينكسر جسر، وأين يلزم المزيد من المادة.

الخطوة 6: التقطيع والطباعة

قم بتصدير النموذج المحسن كملف STL واستورده في برنامج التقطيع الخاص بك. اختر اتجاهًا تكون فيه الأسطح الحرجة ثابتة على سرير الطباعة وتكون تراكيبات البروز صغيرة قدر المستطاع. للأجزاء الوظيفية، غالبًا ما نستخدم سماكة طبقة 0.2 مم، وثلاثة إلى أربعة جدران خارجية، وملء داخلي بنسبة 30-40٪ (مثل Gyroid). في هياكل Lattice، يعمل برنامج التقطيع عادةً بدون ملء داخلي كلاسيكي، حيث يشكل الشبكة نفسها الهيكل الداعم. 3erp.com يوفر نصائح عملية هنا.

انتبه إلى درجات الحرارة المناسبة، وإعدادات المروحة، وسرعات الطباعة المعقولة. خاصة مع أجزاء البناء الخفيف التوليدية، فإن الأمر يستحق عدم السعي لتحقيق أقصى سرعة – شبكة ممزقة توفر الحبر، ولكنها لا توفر أعصابك. Market.us يؤكد على دور العمليات المستقرة.

الخطوة 7: اختبار، تعلم، تكرار

بعد الطباعة، يأتي الاختبار العملي: هل يؤدي الجزء وظيفته، أم أنه ينحني في الأماكن الخاطئة. هل التركيب مناسب، هل هناك أي شيء يتصادم، أو هل الجزء مناسب بشكل نظيف. إذا كان هناك خطأ ما، فارجع إلى الخطوة 4 أو 5، وعزز المناطق الحرجة، واضبط الشبكة، أو شحذ ظروفك الحدية في التصميم التوليدي. Neural Concept يصف كيف يوفر الذكاء الاصطناعي الوقت في هذه التكرارات بالتحديد.

في ورشتنا، أصبح هذا أمرًا يوميًا: يأتينا عميل من هندسة الآلات بحامل ثقيل جدًا، ونقوم في دورة أو اثنتين بإنشاء تصميم توليدي أخف، ونطبع في النهاية نسخة توفر غالبًا 30-50٪ من الوزن، ولكنها لا تزال تصمد في الاختبار.

يمكّن التصميم التوليدي بالذكاء الاصطناعي من إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد معقدة ومحسنة للطباعة ثلاثية الأبعاد.

Quelle: 3dnatives.com

يمكّن التصميم التوليدي بالذكاء الاصطناعي من إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد معقدة ومحسنة للطباعة ثلاثية الأبعاد.

أخطاء شائعة & حلول

نوفر الكثير من الوقت الآن لأننا نأخذ في الاعتبار الأخطاء النموذجية في تصميم الطباعة ثلاثية الأبعاد التوليدية بالذكاء الاصطناعي مقدمًا. بعض الأمثلة من الواقع:

خيارات وتعديلات

مسار العمل الموضح ليس وصفة صارمة. اعتمادًا على المشروع، نقوم بتعديله قليلاً في ورشة 33d.ch.

منصات مثل Neural Concept تربط المحاكاة المدعومة بالذكاء الاصطناعي بتحسين الهندسة. بهذه الطريقة، يمكن فحص الخيارات بسرعة أكبر مما لو كان يجب محاكاة كل تصميم يدويًا.

الهياكل الشبكية الدقيقة، كما هو الحال هنا في جزء معدني، هي سمة مميزة للتصميم التوليدي بالذكاء الاصطناعي والطباعة ثلاثية الأبعاد.

Quelle: 3dprintingindustry.com

الهياكل الشبكية الدقيقة، كما هو الحال هنا في جزء معدني، هي سمة مميزة للتصميم التوليدي بالذكاء الاصطناعي والطباعة ثلاثية الأبعاد.

من المثير للاهتمام أيضًا النظر إلى المستقبل: التطورات في الطباعة 5 محاور، على سبيل المثال من Generative Machine أو Ai Build، تسمح بالطباعة شبه الخالية من الدعم وتغير بالتالي كيف نخطط للتجاويف وهياكل Lattice. GenerationOne هو مثال لطابعة 5 محاور تم تصميم هيكلها بنفسه توليديًا. Tom's Hardware, All3DP, Autodesk ، GitHub تقدم المفهوم.

إذا كنت ترغب في رؤية سير عمل تحويل النص إلى ثلاثي الأبعاد مباشرة، فإن مقطع فيديو قصير غالبًا ما يكون أكثر فائدة من عشر لقطات شاشة:

Quelle: يوتيوب

يوضح هذا الفيديو كيفية إنشاء نماذج من أوصاف نصية باستخدام Meshy AI وإعدادها للطباعة ثلاثية الأبعاد.

أسئلة متكررة: أسئلة شائعة من ورشتنا

في المحادثات مع صانعي الهواة، والشركات الصغيرة والمتوسطة، والمدارس، نواجه دائمًا أسئلة مماثلة فيما يتعلق بتصميم الطباعة ثلاثية الأبعاد التوليدية بالذكاء الاصطناعي. هنا نلتقط بعضًا منها.

السؤال 1: هل يمكنني استخدام التصميمات التي تم إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي للأجزاء المتعلقة بالسلامة؟

بالنسبة للأجزاء الحرجة للسلامة - مثل المكونات الداعمة، أو أجزاء الآلات المتعلقة بالسلامة، أو الأجزاء في الطيران - فإن التصميم بالذكاء الاصطناعي وحده لا يكفي. هنا تحتاج إلى إثباتات واختبارات وربما شهادات شاملة. الذكاء الاصطناعي والتصميم التوليدي هما أدوات قوية لإيجاد الخيارات، ولكن يجب دائمًا تأمين التصميم النهائي باستخدام عمليات محاكاة كلاسيكية، واختبارات، ومعايير. Neural Concept والموردين المماثلين يؤكدون على هذه النقطة بالضبط.

السؤال 2: هل أحتاج إلى برامج احترافية باهظة الثمن للبدء في تصميم الطباعة ثلاثية الأبعاد التوليدية بالذكاء الاصطناعي؟

للمشاريع الأولى، تجربتنا واضحة: لا. تمتلك العديد من منصات تحويل النص إلى ثلاثي الأبعاد مستويات مجانية، وبرامج CAD مثل FreeCAD أو Blender مجانية على أي حال. وظائف التصميم التوليدي في Fusion 360 أو أدوات Lattice من Altair تتطلب عادةً ترخيصًا، ولكنها توفر تحكمًا أعمق وسير عمل مريح. غالبًا ما نوصي: تعلم المبدأ أولاً باستخدام الأدوات المتاحة مجانًا، ثم قم بالترقية إلى برامج احترافية عند الحاجة.

السؤال 3: ماذا عن حقوق استخدام النماذج ثلاثية الأبعاد التي تم إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي؟

حقوق الاستخدام تختلف من خدمة إلى أخرى. تسمح لك بعض المنصات باستخدام النتائج تجاريًا، بينما يحتفظ البعض الآخر بحقوق معينة أو يطلب الإشارة. غالبًا ما تستخدم النماذج مفتوحة المصدر تراخيص مثل MIT أو Apache أو Creative Commons. يمكنك العثور على أمثلة، من بين أمور أخرى، في Hyper3D, HexaGen والمشاريع على GitHub. لذلك، قم دائمًا بفحص الشروط والأحكام ونصوص الترخيص بعناية إذا كنت ترغب في استخدام نموذج تجاريًا.

السؤال 4: ما هي الميزة العملية مقارنة بـ CAD الكلاسيكي بدون ذكاء اصطناعي؟

نلاحظ أكبر فرق في كل مكان تكون فيه هناك حاجة إلى العديد من الخيارات: دعامات خفيفة الوزن، وهياكل قنوات تبريد بديلة، وطوبولوجيا مختلفة بنفس الظروف الحدية. تقدم مناهج التصميم التوليدي المدعومة بالذكاء الاصطناعي خيارات هنا في غضون دقائق إلى ساعات، والتي قد يستغرق إنجازها يدويًا أيامًا أو أسابيع. Neural Concept و Formlabs يسلطان الضوء على هذه الميزة. بالنسبة للأجزاء البسيطة مثل الأغطية أو الفواصل، غالبًا ما يظل CAD الكلاسيكي هو الخيار الأسرع.

السؤال 5: هل يمكنني أيضًا إنشاء ملفات قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد مباشرة من النص باستخدام الذكاء الاصطناعي، دون معرفة CAD؟

نعم، هذا يعمل بشكل جيد بشكل مدهش الآن. مقدمون مثل HP, Meshy, Sloyd, Hyper3D, 3D AI Studio أو النماذج ثلاثية الأبعاد التي نشرتها Tencent تنشئ مباشرة كائنات من النص والصور، والتي غالبًا ما تكون قابلة للطباعة مع تعديلات طفيفة. ومع ذلك، يجب أن يكون لديك فهم أساسي للأبعاد والتفاوتات وحدود الطباعة - وإلا سيبدو النموذج جيدًا، ولكنه لن يعمل.

خلاصة سريعة: ما يمكنك استخلاصه الآن

في الختام، نلخص النقاط الأكثر أهمية بإيجاز - هذه هي الطريقة التي نعمل بها داخليًا أيضًا قبل أن نبدأ مشروعًا جديدًا:

إذا كنت تخطط لمشروع معقد وغير متأكد مما إذا كان تصميمك التوليدي قابلًا للطباعة حقًا، فغالبًا ما يكون من المفيد إلقاء نظرة ثانية من الخارج. في ورشتنا في 33d.ch، نتحقق بانتظام من هذه الأجزاء للعملاء من مختلف الصناعات - من صانعي الهواة إلى الشركات الصغيرة والمتوسطة.

Quelle: يوتيوب

يوضح هذا الفيديو سير عمل التصميم التوليدي في Fusion 360 ويجعل الانتقال من النظرية إلى سير العمل العملي ملموسًا.

مناسب جدًا لهذا (أفكار روابط داخلية لمقالات أخرى):

إذا قمت بتطبيق هذه اللبنات خطوة بخطوة على مشاريعك الخاصة، فستكون لديك أساس قوي ليس فقط لتجربة تصميم الطباعة ثلاثية الأبعاد التوليدية بالذكاء الاصطناعي، ولكن لاستخدامها بالفعل في حياتك اليومية.

Teilen Sie doch unseren Beitrag!