عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد لنفث الموثق BJ للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد

هناك أربعة أنواع رئيسية من عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن: دمج طبقة المسحوق (PBF)، ونفث المواد (MJ)، ونفث المادة الرابطة (BJ)، وترسيب الطاقة المباشرة (DED). في مقالتين سابقتين، قدمت شرحًا تفصيليًا لـ PBF وMJ. في هذه المقالة، سوف نتعمق أكثر في مبادئ الطباعة ثلاثية الأبعاد ومزايا وعيوب نفث المادة الرابطة (BJ)، مما يوفر فهمًا أعمق لأنواع الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد هذه.

يجمع نفث الموثق في المقام الأول بين المسحوق مع الموثق السائل لإنشاء أجزاء صلبة. لذلك، يمكن اعتبارها عملية طباعة ثلاثية الأبعاد تجمع بين مبادئ الطباعة ثلاثية الأبعاد SLS ونفث المواد. مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد SLS، يجب تحميل المادة في قادوس المسحوق قبل بدء عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد. ومع ذلك، فإن عملية نفث رابط BJ لا تولد حرارة طوال عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد، مما يعني أن المسحوق لا يتم تسخينه كما هو الحال في الطباعة SLS ثلاثية الأبعاد. 3تبدأ الطباعة ثلاثية الأبعاد بإيداع طبقة واحدة من المسحوق على منصة التصميم. يقوم رأس الطباعة ثلاثية الأبعاد بمسح المسحوق، ورش قطرات من المادة الرابطة بشكل انتقائي. فكر في القطرات الرابطة كغراء لجزيئات المسحوق. تهبط القطرات بشكل انتقائي وتتلامس مع المسحوق، فتدمج الجزيئات معًا وتشكل مادة صلبة. بعد طباعة طبقة واحدة، تنزل منصة الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتتكرر هذه الدورة حتى يكتمل النموذج المطلوب.

نظرًا لأن الطباعة ثلاثية الأبعاد لنفث المواد BJ يمكن استخدامها مع أنواع مختلفة من المساحيق، فيمكن استخدامها أيضًا للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد، بالإضافة إلى SLM وDMLS. ومع ذلك، بالمقارنة مع SLM وDMLS، فإن الأجزاء المعدنية التي يتم إنتاجها عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد بنفث الرابط المعدني لها خصائص ميكانيكية أضعف، مما يتطلب المزيد من الجهد في -المعالجة اللاحقة. يعتبر التسلل والتلبيد هما العمليتان الرئيسيتان-المستخدمتان في مرحلة ما بعد المعالجة:

1. التسلل

بعد الطباعة ثلاثية الأبعاد، يحتاج النموذج المستهدف إلى البقاء داخل المسحوق لعدة ساعات حتى يتم ترسيخ النموذج بالكامل. ثم يتم وضع النموذج في الفرن وتسخينه. تقوم هذه العملية في المقام الأول بإزالة الرابط الموجود داخل النموذج. ومع ذلك، فإن التسخين يخلق فراغات حيث يوجد الرابط، مما يؤدي إلى ضعف الخصائص الميكانيكية. ولمعالجة ذلك، غالبًا ما يتم استخدام عملية شعرية لحقن معدن ذو نقطة انصهار منخفضة في هذه الفراغات، وبالتالي زيادة كثافة الجزء وقوته. البرونز هو المعدن الأكثر شيوعًا المستخدم في التسلل.

2. تلبيد

بعد عملية ما بعد المعالجة العادية- للطباعة ثلاثية الأبعاد، يتم تعريض النموذج لدرجات حرارة أعلى في الفرن للحث على التلبيد، مما يؤدي بشكل فعال إلى زيادة كثافة النموذج وقوته.

بالإضافة إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد بنفث المواد الرابطة المعدنية، تعد عملية نفث المواد الرابطة الرملية (Sand BJ) أيضًا إحدى تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد المهمة. بالإضافة إلى المواد الرابطة السائلة، يتم أيضًا استخدام الحجر الرملي أو الرمل الاصطناعي بشكل شائع في هذه العملية، وغالبًا ما يشار إليه باسم "رمل السيليكا". بالطبع، يمكن أيضًا استخدام الطباعة الرملية BJ ثلاثية الأبعاد مع مسحوق PMMA المعتمد على الحجر الرملي- لإنشاء نماذج مطبوعة ثلاثية الأبعاد كاملة الألوان ومذهلة.

مميزات الطباعة ثلاثية الأبعاد بنفث الموثق:

1. نظرًا لأن الطباعة ثلاثية الأبعاد بنفث رابط BJ لا تولد حرارة أثناء عملية الطباعة، فإنها تتجنب بشكل فعال الاضطرابات الناجمة عن الحرارة-، مثل الالتواء، والتي تحدث مع عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى.

2. عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد هذه قابلة لإعادة التدوير بنسبة 100% للمسحوق غير المستخدم، مما يوفر مزايا كبيرة في توفر المواد وفعالية-التكلفة.

عيوب الطباعة ثلاثية الأبعاد بنفث الموثق:

1. نظرًا لمبدأ الطباعة ثلاثية الأبعاد لهذه العملية، فإن الخواص الميكانيكية العامة للنماذج المنتجة سيئة نسبيًا، والقوة الهيكلية أقل بكثير من تلك الخاصة بعمليات الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد الأخرى في السوق.

2. تتضمن عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد أيضًا بعض القيود على اختيار المواد. ومع ذلك، مع التقدم التكنولوجي المستمر، من المتوقع التغلب على هذه العيوب.

ويتبين من هذا أن أي عملية طباعة معدنية ثلاثية الأبعاد لها مزاياها وعيوبها. لذلك، عندما يختار المستخدمون شراء نموذج، يجب عليهم أيضًا قياس احتياجاتهم الخاصة بشكل كامل وتقديم طلب حسب الاقتضاء.