ثورة الطباعة ثلاثية الأبعاد: الواقع المعقد - 💡 Fix My Ideas

ثورة الطباعة ثلاثية الأبعاد: الواقع المعقد

ثورة الطباعة ثلاثية الأبعاد: الواقع المعقد


مؤلف: Ethan Holmes, 2019

3D الخميس هي ميزة حول التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ، الطباعة ثلاثية الأبعاد ، المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد ، والتصميم ثلاثي الأبعاد التي تظهر في MAKE كل يوم خميس.

بدأ هذا التجمع المصغر عالي الدقة بنموذج CAD وليس أكثر من ذلك بكثير. يكلف حوالي 10 دولارات لجعله في المنزل - مع عدم وجود طابعة 3D المطلوبة.

في العامين الماضيين ، استحوذ مفهوم الطباعة ثلاثية الأبعاد منخفضة التكلفة على قلوب وعقول ملايين المهوسون. جاذبية ثورة التصنيع القادمة قد توغلت في الاتجاه السائد ، أيضًا: خذ الايكونومست، التي نشرت حوالي عشرين مقالة حول هذه التكنولوجيا خلال العام الماضي وحده. يجب أن يكون هناك شيء في الهواء!

من السهل فهم سحر الطباعة ثلاثية الأبعاد ، خاصة أنها تتزامن مع نهضة حركة DIY على الإنترنت. لكن كل هذا الطنين الإيجابي له جانب سلبي مثير للإهتمام: فهو يجعل من السهل التغاضي عن أن أهم العوائق التي تحول دون تصنيع المنازل عميقة للغاية ، وربما لن تتأثر فقط بوصول جيل جديد من الأدوات.

بعد كل شيء ، أصبحت أدوات التصنيع الميسورة التكلفة والصديقة للهواة والتي تحول المضلعات إلى أشياء مادية متاحة لأكثر من عقد من الزمان. استعن بمطاحن CNC المكتبية ، على سبيل المثال: مناسب للاستخدام المنزلي أو المكتبي وتكلف حوالي طابعة ثلاثية الأبعاد ، فقد أحدثت ثورة في حياة العديد من الجواهريين وأطباء الأسنان ؛ لقد اهتزوا عددًا قليلاً من الصناعات المتخصصة الأخرى أيضًا. ولكن احتياطيًا لمجتمع صغير من الهواة ، فإن هذه المصانع القائمة بذاتها ومرتبة لم تجلب التصنيع عند الطلب إلى المرائب أو غرف المعيشة لدينا.

Roland MDX-15 - طاحونة CNC مغلقة بحجم سطح المكتب تحظى بشعبية لدى الجواهريين. ظهر هذا النموذج لأول مرة في السوق منذ حوالي 12 عامًا.

تختلف طواحين CNC والطابعات ثلاثية الأبعاد بعدة طرق ، لكن يوجد أيضًا الكثير من العوامل المشتركة بينها ؛ وبالنظر إلى أوجه التشابه ، فمن المعقول أن نشك في أن احتمالات تصنيع المنازل قد لا يكون لها علاقة تذكر باختيار أداة معينة.

تصميم لتصنيع

يمكن لأي شخص تنزيل عارض ثلاثي الأبعاد مفتوح المصدر مثل POV-Ray أو Blender ، وسرعان ما يتعلم كيفية رسم كرة أو مكعب في ثلاثي الأبعاد. ولكن بعد أن تلاشت الإثارة الأولية ، يتعين علينا أن نواجه الكآبة: معظمنا ليس لديه المهارة أو المثابرة في جعل التالي الصورة الرمزية في أي وقت قريبا.

وينطبق الشيء نفسه على التصميم الصناعي - لعدة أسباب:

  • CAD صعب حقا. اكتساب الكفاءة في تطبيق CAD أصعب من إتقان أداة ثلاثية الأبعاد للأغراض العامة. يستغرق الأمر مئات الساعات من التدريب للوصول إلى النقطة التي يمكنك من خلالها استخدام جهاز إدخال ثنائي الأبعاد (وشاشة ثنائية الأبعاد على قدم المساواة) لرسم بدقة أي أشكال عضوية معقدة أو تجميعات ميكانيكية معقدة.
  • هناك الكثير للتصميم الصناعي أكثر مما تراه العين. معظمنا ، حتى لو حصلنا على طابعة ثلاثية الأبعاد افتراضية تجعل الأجزاء الخالية من العيوب من أي معدن من اختيارنا ، لا تزال غير قادرة على إنتاج ماكينة قص الأظافر العاملة أو علبة الصودا. يقضي المصممون الصناعيون سنوات في دراسة التصميم والاستخدامات المحتملة والمفاضلات العملية لأي شيء بدءًا من التروس المحفزة وحتى مئات الأنواع المختلفة من الروابط أو المفصلات أو المفاصل أو الكاميرات. هيك ، هناك ما لا يقل عن أربعة قرارات تصميم متطورة ذهبت إلى صنع الغطاء لصندوق من Tic Tacs.
  • الهندسة الميكانيكية هي علم حقيقي. المواد البلاستيكية والمعادن غير مكتملة إلى حد ما ؛ ليس من السهل أن تتحول إلى أجزاء متينة وعملية وجمالية في نفس الوقت. صفائح مسطحة من هذه المواد هي دائما تقريبا متقلبة بشكل مخيب للآمال وسهلة للانحناء. حتى العناصر التافهة مثل حالات الهاتف وطوب Lego تستفيد من الأضلاع ، والمشابك ، وأرباب العمل الموضوعة بعناية لمنع الأجزاء من التشوه أو الانهيار. المبادئ الهندسية الأساسية تستغرق وقتًا لإتقانها وتطبيقها بشكل صحيح في عملك.
  • عمليات التصنيع ليست مثالية - ولن تكون في أي وقت قريب. يعد تصميم الأجزاء معقدًا إلى حد كبير بسبب الحاجة إلى حساب تحمل التحمل في الصناعة وتقلص المواد والحد الأدنى لحجم الميزة والحاجة إلى دعم الجزء خلال العملية وما إلى ذلك. هناك عدد قليل جدًا من التصميمات المتقدمة التي يمكن رسمها بسرعة ونشرها على نطاق واسع دون الانتباه إلى هذه العوامل ، وتخصيصها لكل من طريقة التصنيع العامة ، وللنسخة المحددة من الجهاز المستخدم لصنع الجزء.

منصة قاعدة رفيعة جدًا ولكن عالية الصلابة تُستخدم في المشروع في وقت سابق. لاحظ استخدام الأضلاع التسليح.

يعني المستوى العالي للطباعة ثلاثية الأبعاد أن الغالبية العظمى من الأشخاص الذين يشترون أجهزة بثق ABS منخفضة التكلفة في هذه اللحظة لن يدركوا مدى صعوبة الانتقال من الأفكار إلى أجزاء قابلة للحياة. هذا قد يضر المجتمع في المدى الطويل.

بالطبع ، لا يعد التوافر الشامل لمهارات التصميم أمرًا ضروريًا تمامًا: فقد يكون من الممكن الاستناد إلى نموذج يقوم فيه بعض الخبراء المختارين بنشر تصميماتهم مجانًا ، ويقوم ملايين المستخدمين الآخرين بالنقر فوق "طباعة". ولكن هذا يقودنا إلى قضية أخرى ...

نحو أجزاء الهندسة الصف

هيكل كامل لـ Omnibot mkII ، مصنوع من البلاستيك الهندسي عالي القوة ، والمطاط والسيليكون ، ومجموعة متنوعة من الأجزاء المعدنية.

تميل أساليب النماذج الأولية المضافة الصديقة للهواة إلى إنتاج أجزاء من مجموعة ضيقة جدًا من المواد ، والتي تتميز جميعها بخصائص ميكانيكية سيئة إلى حد ما ؛ لا توجد علامات على أن هذا سيتغير في السنوات المقبلة. مع طواحين CNC ، يكون الموقف أفضل بكثير - لكن بعض المواد الأساسية تظل صعبة أو باهظة التكلفة (على سبيل المثال ، معظم الآلات المطاطية لا تعمل بشكل جيد).

في طريقة العرض الشائعة ، تعد الطابعات ثلاثية الأبعاد أداة ستمكننا من صنع أي شيء تقريبًا بشكل مباشر ؛ تتمثل طريقة التفكير هذه في سباق التسلح التجاري لتقديم آلات FDM التي تطبع بالألوان. ولكن قد يكون هذا السعي مضللاً: كما هو ، فإن كل من الطباعة ثلاثية الأبعاد وتصنيع الآلات باستخدام الحاسب الآلي تميل إلى أن تكون أكثر فائدة لإنتاج أنماط الأدوات - أي الأشكال التي تعمل كمدخلات لعملية تصنيع أخرى أكثر تخصصًا يتم تنفيذها لاحقًا.

في العالم الصناعي ، تُستخدم الأنماط المُشغَّلة باستخدام الحاسب الآلي في التشكيل الحراري ، وختم المعادن ، وصب الحقن ، والعديد من أنواع الصب. لا يمكن تجربة كل هذه الأشياء بأمان وبتكلفة منخفضة في المنزل - لكن بعضها يسهل التعامل معه بشكل مدهش. على سبيل المثال ، يجمع صب الراتنجات بين سهولة الاستخدام والإخلاص الشديد ومجموعة واسعة من الخصائص التي يمكن تحقيقها للأجزاء النهائية. بدون أي معدات متطورة ، يمكنك صنع المطاط المطحون بأي لون تريده - وبعد ذلك بخمس دقائق ، قم بالتبديل إلى مادة مركبة معززة بألياف الكربون أو الزجاج.

قالب بسيط من جانب واحد لصب الراتينج.

بالطبع ، يمكن أن يتقن سير العمل في التصنيع من قبل أي الهاوي المصمم. ومع ذلك ، يضيفون مستوى آخر من التعقيد قد يكون غير متوقع ولا يمكن التغلب عليه بالنسبة للكثيرين ؛ الهوس مع manufacturability المباشر لا يفعل سوى القليل جدا للمساعدة.

أين نقف حقًا؟

أنا متحمس للطباعة ثلاثية الأبعاد ، لكنني غير مرتاح أيضًا لطريقة تفكيرنا حول مستقبل التصنيع المنزلي. بالنسبة للهواة المدفوعين ، تعد الطابعة مجرد أداة أخرى تسمح لهم بإعادة تصميم تصاميمهم. إنه يشارك العديد من مشكلاته مع الأساليب التي كانت موجودة من قبل - ويضيف تحدياته الخطيرة إلى هذا المزيج. ربما يكون أفضل ما يمكننا فعله هو التعلم من صناعة التصنيع ، بدلاً من إعلان موتها المفاجئ.

في الواقع ، قد يكون سبب انشغالنا في إعادة اختراع عملية التصنيع أن نصل إلى الحل الخاطئ لتبدأ: قد لا تتمكن بثق ABS وتقاسمها الآن من تحقيق دقة معقولة وتحقيق نتائج متسقة ويمكن التنبؤ بها ببساطة بسبب القيود من المادة: اتساقها gooey للغاية ونقطة انصهار غير محددة يجعل من الصعب السيطرة على ترسبها. التدرجات العالية درجة الحرارة التي تم إنشاؤها في العملية لا تعمل لصالح التكنولوجيا أيضًا.

وبالتالي ، ربما لا نولي اهتمامًا كافًا لبعض البدائل التي يبدو أنها قادرة على تحقيقها. على سبيل المثال ، تحقق طابعات ترسبات الشمع (التي لا تزال باهظة التكلفة بشكل غير معقول) من Solidscape مستويات مذهلة من التفاصيل بمجرد العمل باستخدام مادة أكثر ملاءمة ، والجمع بين الخطوات المضافة والطرح. لكن عمليات الطرح ليست مثيرة ، والإخراج من هذه الطابعات هو مادة هشة تعمل فقط كقالب صب. مع عدم وجود جاذبية شعبية ، تكون احتمالات انخفاض الأسعار ضئيلة للغاية.

تعد الطباعة الحجرية المجسمة خيارًا آخر مثيرًا للاهتمام مع نتائج واعدة: يبدو أن الطابعات الحالية عالية الدقة التي تبلغ تكلفتها 30000 دولار تتجه إلى أخمص القدمين من خلال أجهزة منخفضة التكلفة مثل النموذج الأول القادم. ولكن مبدأ التشغيل الفوضوي والمهدر يحد من جاذبية البوب ​​، أيضًا .

يوم واحد ، قد يتحقق حل رصاصة فضية. إذا حدث ذلك ، فربما لن يكون مثل أي من التقنيات الحالية التي نجربها. حتى ذلك الحين ، من المفيد التركيز على العملية ، وليس على الأداة الأكثر إبهاما لهذا الأسبوع.

مجموعة متنوعة من أجزاء التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ، الراتنج المصبوب.


إذا كنت منخرطين في مشروع ثوري أو رائع بشكل خاص وتريد الكتابة عنه في يوم الخميس ثلاثي الأبعاد ، أو لديك منتج ذو صلة تريد منا مراجعته أو الكتابة عنه ، يرجى الاتصال بـ Eric Weinhoffer على [البريد الإلكتروني المحمي] شكرا للقراءة!



قد تكون مهتمة

صانع كامب: حرك حياتك!

صانع كامب: حرك حياتك!


3D الطباعة واستون مارتن

3D الطباعة واستون مارتن


طائرة بدون طيار الخاصة

طائرة بدون طيار الخاصة


التحطيم ، التدحرج ، الطباعة ، فو ، التمويل الجماعي (بالإضافة إلى استطلاع!)

التحطيم ، التدحرج ، الطباعة ، فو ، التمويل الجماعي (بالإضافة إلى استطلاع!)