الطباعة ثلاثية الأبعاد: الأساسيات وآلية العمل

Lisa Ernst · 09.11.2025 · التقنية · 4 دقائق

تبدو الطباعة ثلاثية الأبعاد للكثيرين كخيال علمي، غير أن ملايين أجهزة الطباعة ثلاثية الأبعاد المكتبية موجودة بالفعل في ورش الهواية والمكاتب والمدارس. يقدم هذا المقال مقدمة لعالم الطباعة ثلاثية الأبعاد.

Quelle: عرض مخصص

أساسيات الطباعة ثلاثية الأبعاد

الطباعة ثلاثية الأبعاد هي عملية تبنى فيها الأجسام طبقة فوق طبقة، بدلاً من حفرها من كتلة. يشار أيضاً إلى التصنيع الإضافي. .للطابعة ثلاثية الأبعاد نحتاج نموذجاً ثلاثي الأبعاد رقمي، وطابعة ثلاثية الأبعاد ومواد، غالباً خيوط بلاستيكية (Filament) أو راتنج سائل. تقسم الطابعة النموذج الرقمي افتراضياً إلى طبقات رفيعة وتبنيها فعلياً طبقةً فوق طبقة.

أكثر التقنيات شيوعاً: FDM (نمذجة الإذابة بالتراكم)

للمبتدئين هي FDM (نمذجة الإذابة بالتراكم) أكثر التقنيات صلة هي هذه. طابعات FDM هي الأكثر استخداماً حول العالم، لأنها رخيصة وسهلة التشغيل نسبياً.

هذه هي كيفية عمل FDM:

• يتم إدخال بكرة من الخيوط البلاستيكية (مثلاً PLA).
• يُسخَّن الخيط البلاستيكي في فوهة حتى يصبح ليناً.
• تتحرك الفوهة فوق سطح الطباعة وتلصق الطبقة الأولى.
• ينخفض سطح الطباعة (أو يتجه رأس الطابعة للأعلى)، وتُطبق الطبقة التالية.
• في النهاية يظهر جسم ثلاثي الأبعاد صلب.

يمكن فهم طابعة FDM على أنها قلم لاصق ساخن دقيق وآلي.

Quelle: 3d-drucker-test.eu

تركيب طابعة FDM ثلاثية الأبعاد: فيما يلي المكونات الأساسية لطابعة Ultimaker 2.

طرق طباعة أخرى باختصار

• SLA / DLP / MSLA (Resin-Druck): في هذه التقنية يتم تصلب الراتنج السائل باستخدام الضوء. المزايا هي تفاصيل دقيقة للغاية، مثالية للمينيات والشخصيات. العيوب هي التعامل مع الراتنج، والمعالجة بالكحول والضوء فوق البنفسجي، وكذلك الرائحة. (Formlabs)
• SLS / MJF (Pulverdruck): يتم ربط المسحوق (بلاستيك أو معدن) بالليزر أو بالحرارة. هذه الأساليب أقرب إلى القطاع الصناعي والمهني. (Sinterit 3D Drucker und Zubehör)

بالنسبة للمبتدئين في المنزل، يبقى FDM الخيار المفضل.

ما هي المواد المتاحة؟

في البداية هناك مادتان مهمتان بشكل خاص:

• PLA: مادة بلاستيكية قائمة على مصادر حيوية، غالباً من نشا الذرة. يمكن طباعتها بسهولة وهي مثالية للشخصيات والديكور والدعائم والنماذج الأولية.
• PETG: أكثر سماكة ومتانة من PLA وتتحمل درجات حرارة أعلى. مناسبة جيداً للأجزاء التي يجب أن تتحمل الأحمال، مثل حوامل خارجية.

مواد أخرى مثل ABS أو TPU (مرنة) متاحة، لكن مع PLA يمكن تنفيذ معظم مشاريع المبتدئين. (weerg.com)

بداية في الطباعة ثلاثية الأبعاد

لبدء الطباعة ثلاثية الأبعاد، هناك بعض الأشياء الأساسية المطلوبة:

1. طابعة ثلاثية الأبعاد للمبتدئين (FDM)

السمات النموذجية لنماذج المبتدئين هي:

• نطاق الطباعة حوالي 220 × 220 × 250 مم.
• تصميم مفتوح أو هيكل نصف مفتوح.
• تعديل سطح تلقائي أو شبه تلقائي. دعم لـ PLA، وفي كثير من الأحيان أيضاً PETG. (3DJake Schweiz)

2. خيوط (PLA)

تُكفي بكرة PLA للكثير من المشاريع الصغيرة. في وقت لاحق يمكن تجربة ألوان ومواد مختلفة.

3. برنامج تقطيع

برنامج التقطيع هو برنامج يحول النموذج ثلاثي الأبعاد إلى طبقات وأوامر طباعة (G-Code). أمثلة معروفة هي Cura وPrusaSlicer وBambu Studio.

4. نماذج ثلاثية الأبعاد

هناك منصات تحتوي على نماذج ثلاثية الأبعاد مجانية (مثلاً حوامل أقلام، قطع غيار، شخصيات). يمكن تحميل النماذج كملفات STL وطباعتها مباشرة.

سير عمل نمطي – من النموذج إلى القطعة النهائية

العملية من النموذج الرقمي إلى الكائن الفيزيائي تشمل عدة خطوات:

1. الحصول على النموذج أو إنشائه: غالباً ما يكون الملف بالصيغة .stl أو .3mf.
2. تحميله في برنامج التقطيع: اختيار الطابعة والمواد (مثل PLA)، وضبط الدقة/الجودة.
3. تقطيع النموذج وحفظ G-Code: يحسب برنامج التقطيع الطبقات وينشئ G-Code.
4. تحميله إلى الطابعة: يتم ذلك عبر بطاقة SD أو USB أو الشبكة، وفقاً للجهاز.
5. ابدأ الطباعة: تسخن منصة الطباعة والفوهة، ويتم تحميل الخيوط، وتبدأ الطباعة.
6. المعالجة اللاحقة: إزالة الهياكل الداعمة عند الحاجة، ثم الصقل أو الطلاء أو التجميع إذا لزم الأمر.

Quelle: darc.de

عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد: من الفكرة إلى القطعة النهائية.

الحدود والتطبيقات

على الرغم من أن الطباعة ثلاثية الأبعاد تقدم العديد من الإمكانات، هناك أيضاً حدود يجب الانتباه إليها.

أين تقع الحدود؟

الطابعة ثلاثية الأبعاد ليست خدعة سحرية ولها خصائصها الفريدة:

• المدة: يمكن أن تستغرق الطباعة الكبيرة 6–12 ساعة أو أكثر.
• السطح: غالباً ما تكون الطبقات مرئية عند طابعات FDM، خاصة في الأشكال الدائرية. (Formlabs)
• الميكانيكا والصيانة: قد تسد الفوهات، ويجب ضبط سطح الطباعة وشد الأحزمة.
• التصميم/البناء: لبعض الأجزاء الخاصة جداً، قد يكون من الضروري في نهاية المطاف تصميمها بنفسك في CAD.

ما هي استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

إمكانات تطبيق الطباعة ثلاثية الأبعاد متنوعة:

• حامل للهاتف أو وحدة التحكم
• منظم للمكتب أو الورشة
• قطع غيار (مشابك، حوامل، أزرار)
• القطع المصغّرة والشخصيات
• أغطية لمشروعات الإلكترونيات
• نماذج تعليمية (مثلاً جزيئات، تشريح، عمارة)

تستخدم العديد من الشركات الطباعة ثلاثية الأبعاد أيضاً للنماذج الأولية وبشكل جزئي حتى للإنتاج التسلسلي. (Wikipedia)

Quelle: إضافة من المستخدم

تركيب طابعة FDM ثلاثية الأبعاد: فيما يلي المكونات الأساسية لطابعة Ultimaker 2.

خلاصة للمبتدئين

إذا كنت تستمتع بالقيام بالأعمال اليدوية والتجريب، وتحب حل المشكلات التقنية وتصميم أشياء خاصة بك، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد تشكل خياراً مثيراً. إنها تتطلب منحنى تعلم معين، ولكن بفضل أجهزة المبتدئين الرخيصة ومجتمع كبير، فإن الدخول إليها اليوم أسهل من أي وقت مضى.