أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد

في حين أن استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد للنماذج الأولية السريعة مع تطورها منذ أواخر الثمانينيات، أصبحت الطباعة ثلاثية الأبعاد شائعة للغاية، كما واصلت الصناعة توجهها المطرد نحو تطبيقات الإنتاج، بما في ذلك الإنتاج بكميات قليلة، والتخصيص الشامل، والإنتاج التسلسلي. يقول روبن بروكوتير من بروتولابز: "نشهد تزايدًا في طلبات الكميات الكبيرة والطلبات المتكررة. هناك بالتأكيد اتجاه نحو الإنتاج واسع النطاق". يتأثر هذا بعوامل عديدة ومتنوعة، بما في ذلك تفضيل الإنتاج المحلي في ظل اضطرابات سلسلة التوريد العالمية (أفاد 9% من المشاركين في استطلاعنا أن انخفاض قابلية التأثر بمشاكل سلسلة التوريد هو السبب الرئيسي لاختيارهم الطباعة ثلاثية الأبعاد على طرق التصنيع الأخرى) ومخاوف الاستدامة.في عام ٢٠٢٣، استخدم ٢١٪ من المشاركين في استطلاعنا الطباعة ثلاثية الأبعاد لقطع الغيار النهائية - ارتفاعًا من ٢٠٪ في عام ٢٠٢٢ - واستخدمها ٤٪ للقطع الجمالية. عندما يتعلق الأمر بالاستبدال تصنيع القوالب بالحقن مع عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد، يتعلق الأمر كله بحجم الطلبات: فبالنسبة للإنتاج منخفض الحجم، غالبًا ما تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة، بينما في الكميات الأكبر، يصبح قولبة الحقن أكثر اقتصادية. ومع ذلك، فإن النقطة التي يحدث فيها ذلك - "النقطة المثالية" لحجم طلبات الطباعة ثلاثية الأبعاد الأقصى القابل للتطبيق - تتغير. يقول بروكوتير: "يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد الآن البدء في إنتاج المزيد والمزيد من القطع قبل أن يصبح قولبة الحقن أرخص". تدعم نتائج استطلاعنا لعام 2024 هذا. في استطلاعنا لعام 2023، أدت الشكوك حول الطباعة ثلاثية الأبعاد كخيار "لحجم الإنتاج ونطاقه" إلى اختيار 47٪ من المشاركين تقنيات تصنيع مختلفة، ولكن هذا العام انخفض هذا العدد إلى 45٪، مما يدل على زيادة الثقة في التوسع باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد. وعلى مر السنين، تُظهر استطلاعاتنا أيضًا نموًا مطردًا في أحجام الإنتاج: ارتفعت نسبة المشاركين الذين قالوا إنهم طبعوا أكثر من 10 أجزاء من 36% في عام 2020، إلى 49% في عام 2021، ثم إلى 76% في عام 2022. وبينما ظل هذا الرقم ثابتًا لعام 2023، مما يُشير إلى استقرار، ارتفعت نسبة المشاركين الذين قالوا إنهم طبعوا أكثر من 1000 جزء من 4.7% في عام 2022 إلى 6.2% في عام 2023.إلى جانب عملية الطباعة الفعلية، هناك العديد من الجوانب الأخرى التي تؤثر على قابلية التوسع في استخدام تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد في الإنتاج، بدءًا من البرمجيات والتصميم والمواد، وصولًا إلى مهام ما بعد المعالجة والتشطيب، مثل التنظيف والتشطيب الثانوي وإزالة البقع وتخفيف الضغط والفحص. ومع استمرار نمو منظومة الطباعة ثلاثية الأبعاد، ينشأ نظام دعم من الشركات التي تقدم العديد من هذه الخدمات في شركات الطباعة ثلاثية الأبعاد، مما يُبسط عمليات الإنتاج. وهذا بدوره سيشجع على تبني هذه العمليات. بالإضافة إلى ذلك، فإن تزايد الإلمام بمجال التصميم الإضافي (DFAM) سيعني أن المهندسين والمصممين سيصبحون أكثر كفاءة في التعامل مع قيود وفرص التصميم والاستفادة من المواد الجديدة.وقد أصبحت العديد من العقبات أقل وطأة بفضل التطورات والتقنيات الجديدة. ومن الأمثلة على ذلك مرحلة ما بعد المعالجة، التي يمكن أن تُشكل حاليًا عقبة. وقد ذكر 27% من المشاركين في استطلاع عام 2024 أن "متطلبات ما بعد المعالجة والتشطيب" سبب لاختيار طرق تصنيع أخرى بدلاً من الطباعة ثلاثية الأبعاد، وذكر 40% "جودة المنتج النهائي واتساقه". ومع ذلك، مع انتشار تنعيم البخار في جميع أنحاء الصناعة والتحسينات الجذرية في تشطيبات الأسطح، أصبحت مرحلة ما بعد المعالجة أقل وطأة بالنسبة للطباعة ثلاثية الأبعاد على مستوى الإنتاج. يقول جرانت فيشر، مدير سلسلة التوريد في بروتولابز: "لقد قطعت آلات تنعيم البخار شوطًا طويلاً في السنوات الأخيرة،" "خاصةً لتنعيم النايلون 12 بالبخار" - المادة الأكثر شيوعًا لأجزاء MJF وSLS. "ما زلنا نشهد الكثير من النمو في MJF وSLS، ويُعد تنعيم البخار خيارًا رائعًا للأجزاء الجمالية والاستخدام النهائي."مثال آخر هو أتمتة عملية التصنيع. على سبيل المثال، أنظمة الرؤية الحاسوبية التي تساعد في فرز المنتجات النهائية. أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن يمثل ذلك توفيرًا كبيرًا في العمالة وكفاءة في التكلفة، مما يدفع الأرقام بشكل أكبر لصالح الطباعة ثلاثية الأبعاد.يُعدّ التوحيد القياسي إحدى القضايا الرئيسية التي لا تزال قائمة، لا سيما في قطاعات مثل صناعة الطيران والسيارات والقطاع الطبي. "نقوم بالكثير من العمل في مجال الطيران، لا سيما في الطباعة المعدنيةيقول إريك أوتلي من بروتولابز: "العقبة الكبرى التي يواجهها الجميع هي التوحيد القياسي. أعتقد شخصيًا أن بناء هذا التوثيق والتوحيد القياسي سيستغرق بضع سنوات لتجاوز هذه العقبة". لكن الإرادة موجودة والعجلات تتحرك. يقول أوتلي: "إنها نقطة نقاش مهمة في الصناعة الأوسع".ال القطاعات الطبية والفضائية يقول أليكس هاكستيب إن هاتين الصناعتين ستواصلان لعب الدور الأكبر فيهما للطباعة ثلاثية الأبعاد لأغراض الإنتاج. "هذه هي الصناعات التي تُبدي استعدادًا لإنفاق مبالغ طائلة على تصميمات ومكونات مُخصصة عالية الأداء والجودة ومعقدة. ولطالما اعتُبرت هذه المجالات مجالًا مناسبًا للطباعة ثلاثية الأبعاد في الإنتاج. ولا يزال النمو الحقيقي للإنتاج يأتي من هاتين الصناعتين. ولا شك أن طفرة سباق الفضاء التي نشهدها كانت بمثابة دافعٍ قوي للطباعة ثلاثية الأبعاد."هناك نقطة أخرى غالبًا ما يتم إغفالها عند مناقشة الطباعة ثلاثية الأبعاد على مستوى الإنتاج، مما قد يُعيق أحيانًا الاستفادة من إمكاناتها الهائلة: لا ينبغي بالضرورة اعتبارها بديلاً عن التقنيات الحالية على الإطلاق. يقول آدم هيشت من DIVE: "أعتقد أن الكثير من الناس يعتقدون أن الطباعة ثلاثية الأبعاد تُنافس تقنية قولبة الحقن - أجل، إنها ليست كذلك. إنها طريقة جديدة تمامًا في التصنيع. إنها ببساطة لا تُنافس. صحيح أن هناك بعض التداخل، ولكن في النهاية، تختلف مساراتهما المهنية. الطباعة ثلاثية الأبعاد أداة جديدة تمامًا. إنها تُمكّننا من حل المشكلات، وفي النهاية، من إنتاج منتجات لم تكن موجودة سابقًا. جميع التطبيقات والمنتجات المتخصصة منخفضة الحجم التي كان عليك سابقًا أن تُخبر الناس بها، معذرةً، لا يُمكننا إنتاجها - يُمكننا الآن إنتاجها. الأمر مختلف تمامًا."وأحد الأشياء التي من شأنها تمكين هذا وتسريعه هي المواد المتخصصة التي تظهر بشكل متزايد في سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد.