نصائح تصميم الطباعة ثلاثية الأبعاد MJF: 9 أفضل الممارسات

الاندماج متعدد النفثات (MJF) هي تقنية اندماج مسحوق طورتها HP، وتستخدم الحرارة والعوامل الكيميائية لإنتاج قطع بلاستيكية عالية القوة ودقيقة. بخلاف الطرق القائمة على البثق، تُنتج MJF قطعًا كثيفة ومتجانسة الخواص ذات سطح نهائي ممتاز وأداء ميكانيكي ممتاز، مما يجعلها مناسبة تمامًا للنماذج الأولية الوظيفية والإنتاج الصناعي.

تتميز تقنية MJF بمزايا عديدة: سرعة بناء عالية، ودقة في التفاصيل، وإمكانية إنتاج أشكال هندسية معقدة بدون هياكل داعمة. كما أنها تُعدّ من أكثر الخيارات فعالية من حيث التكلفة للإنتاج بكميات متوسطة إلى كبيرة، بفضل تركيبها الفعال وقصر فترات التبريد. تشمل المواد الشائعة PA 12 وPA 11 والبولي بروبيلين والبولي يوريثين الحراري (TPU)، حيث تم اختيار كل منها لمتانتها ومرونتها ومقاومتها للحرارة.

إذا كنت ترغب في الحصول على قطع غيار MJF عالية الجودة، فالتصميم الذكي ضروري. يمكن تجنب العديد من المشاكل الشائعة، مثل الاعوجاج، واحتجاز المسحوق، أو سوء تشطيب السطح، باتباع مبادئ التصميم الأساسية. إن الاهتمام بعوامل مثل سُمك الجدار، وتصريف المسحوق، واتجاه القطعة، يُحسّن الأداء ونجاح الطباعة بشكل كبير، مع الأخذ في الاعتبار أن هذه العوامل مرتبطة دائمًا بالتصميم. إليك أهم نصائح التصميم للطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية MJF.

1. الحفاظ على سمك الجدار المناسب

الجدران الرقيقة جدًا قد تتشوه أو تصبح هشة، بينما الجدران السميكة جدًا قد تؤدي إلى تراكم الحرارة أثناء الطباعة، ما يُسبب تشوهًا أو تبريدًا غير متساوٍ. تُعد هذه المشاكل حرجة بشكل خاص في تقنية MJF نظرًا للديناميكيات الحرارية لدمج مسحوق الطباعة.

يمكن أن تؤدي الاختلافات المفاجئة في سمك الجدار أيضًا إلى توليد ضغوط داخلية، مما يؤثر على دقة الأبعاد والأداء الهيكلي - وخاصة على الأسطح المستوية أو الأجزاء الكبيرة.

القاعدة العامة:

• تصميم الجدران بسمك لا يقل عن 0.7 ملمPA 12 ، وما يصل إلى 2.0 ملم للمواد الأكثر صلابة.
• من الممكن الحصول على جدران بسمك 0.6 ملم مع الدعم الداخلي، ولكن يفضل الحصول على جدران بسمك 1.3 ملم للحصول على نتائج متسقة.
• تجنب الجدران التي يزيد سمكها عن 7 مم ، حيث أن المواد الزائدة يمكن أن تسبب إجهاداً داخلياً وتشويهاً.
• حافظ على سمك الجدار موحدًا عبر الجزء لتقليل مخاطر الانحناء.
• أضف الأضلاع أو الشرائح لتقوية المناطق الرقيقة وتوزيع الضغط بشكل أكثر توازناً.

2. تعزيز الميزات الطويلة والرفيعة

تُعد الميزات النحيلة، مثل الأذرع الكابولية والخطافات والمشابك، عرضة للخطر بشكل خاص في حالات MJF. فبدون التعزيز المناسب، قد تنحني أو تنكسر أو تتشوه بسبب عدم دعم شكلها الهندسي أو الإجهاد المُركّز.

يزداد هذا الخطر مع نسب العرض إلى الارتفاع العالية أو التحولات الحادة، وخاصة في اتجاه Z، حيث تكون أجزاء MJF أكثر عرضة للتسخين والتبريد غير المتساوي.

القاعدة العامة:

• بالنسبة للأذرع ذات العرض < 1 مم ، حافظ على نسبة العرض إلى الارتفاع (الطول/العرض) < 1 .
• استخدم سمك قاعدة الكابولي بحد أدنى 1 مم لتحقيق المتانة.
• أضف شرائح أو أضلاعًا في نقاط الضغط أو الميزات الممتدة.
• تجنب الحواف الحادة واستخدم انتقالات سلسة وتدريجية لتقليل الضغط الميكانيكي.

3. تحسين الهياكل المجوفة والداخلية

تميل المساحات المغلقة، مثل الأجسام المجوفة أو القنوات أو الشبكات، إلى احتجاز المسحوق غير المُدمج. وبدون تصريف مناسب، تزيد المادة المُحتجزة من وزن القطعة وتُعقّد عملية المعالجة اللاحقة، خاصةً للأجزاء الهندسية المعقدة. وإذا تُركت هذه المشكلة دون معالجة، فقد تؤدي إلى سوء جودة السطح أو انسداد القنوات، مما يجعل القطعة غير صالحة للاستخدام أو أصعب في التنظيف.

القاعدة العامة:

• قم بتضمين فتحتين أو أكثر من فتحات التصريف (كل منها ≥ 5 مم ) على الجانبين المتقابلين للأجزاء المجوفة.
• حافظ على فجوة شعاع الشبكة بحد أدنى 1 مم لإخلاء المسحوق بشكل فعال.
• في القنوات، أضف شريطًا أو سلسلة للمساعدة في إزالة المسحوق بعد الطباعة.
• بالنسبة للقنوات التي يقل عرضها عن 5 مم ، استخدم أداة تنظيف مرنة بعد الطباعة.
• حافظ على سمك جدار يتراوح من 2 إلى 3 ملم في الأجزاء المجوفة وقم بتضمين الثقوب إذا كانت مغلقة بالكامل.
• جزء مجوف مع فتحات تصريف لخروج المسحوق
• جزء مع حشوة هيكلية على شكل قرص العسل

• 4. السماح بالتخليص المناسب للأجزاء

  يجب أن تحتوي الأجزاء المصممة للتركيب أو الانزلاق أو الدوران معًا على مساحة كافية. إذا كانت المسافة ضيقة جدًا، فقد تندمج الأسطح أثناء الطباعة أو تتشوه بعد التجميع. ولأن تقنية MJF لا تأخذ في الاعتبار التفاوتات الميكانيكية أو الاحتكاك في النماذج الرقمية، يجب على المصممين التعويض عن ذلك بفجوات وظيفية بناءً على سلوكهم في العالم الواقعي.

  القاعدة العامة:

  • الأجزاء المطبوعة معًا: الحد الأدنى للخلوص 0.7 مم .
  • للتجميع اللاحق: استخدم مسافة 0.4 مم ، أو 0.2 مم للحصول على ملاءمة محكمة.
  • إذا كانت سمك الجدران أقل من 3 مم ، فقد تكون الفجوات التي تصل إلى 0.3 مم مناسبة، ولكنها تتطلب الاختبار.
  • قم بمحاذاة الأجزاء في CAD لتعكس موضع التجميع الحقيقي.
  • أضف رسومات أو ملاحظات لتحديد الأجزاء المتحركة أثناء مرحلة ما بعد المعالجة.

  • 5. تجنب الأسطح المستوية الكبيرة

    تميل الأسطح المسطحة والعريضة، وخاصةً تلك المطبوعة بشكل موازٍ لسطح البناء، إلى الانحناء بسبب التوزيع غير المتساوي للحرارة والانكماش. قد تؤدي إضافة أضلاع دعم إلى تفاقم المشكلة بتركيز الضغط. تُقلل الأسطح المنحنية من دقة الأبعاد، وتُسبب عيوبًا جمالية، وقد تُضعف الملاءمة الوظيفية للقطعة.

    القاعدة العامة:

    • تجنب الأسطح الكبيرة والمسطحة (على سبيل المثال، الطائرات بحجم A4) عندما يكون ذلك ممكنا.
    • استبدل المساحات الواسعة بالشبكات أو الفتحات أو الأضلاع لتقليل الإجهاد الحراري.
    • احرص على إبقاء المناطق المسطحة قريبة من الجزء السفلي من المبنى لتقليل تأثيرات المحور Z.
    • حافظ على سمك لا يقل عن 0.3 ملم في المناطق الواسعة لتجنب التجعد.

    6. تقليل التشوهات في الأجزاء الطويلة

    الأجزاء الرقيقة والمستطيلة أكثر عرضة للانكماش والتشوه. عندما تبرد منطقة أسرع من أخرى، يتراكم التوتر الداخلي ويسبب انحناء القطعة، خاصةً مع التغيرات المفاجئة في سمك المقطع. غالبًا ما يؤدي هذا التشوه إلى انحناءات أو حواف غير مستوية أو أجزاء تتجاوز حدود التسامح البعدي.

    القاعدة العامة:

    • تجنب نسب العرض إلى الارتفاع التي تزيد عن 10:1 (الطول مقابل العرض) في الأقسام غير المدعومة.
    • قم بزيادة سمك الجدار لتحقيق التوازن في التبريد على الميزات الطويلة.
    • استخدم انتقالات سلسة لتجنب الضغط الناتج عن التغييرات الهندسية المفاجئة.
    • قم بتفريغ أو استخدام الشبكات الداخلية لضمان توزيع المواد والتبريد بشكل أكثر توازناً.

    7. تصميم Snap-Fit مع وضع MJF في الاعتبار

    التركيبات السريعة هي طريقة سهلة لتجميع القطع البلاستيكية، ولكنها تتطلب دقة في تحديد المقاسات لضمان مرونتها وتجنب الكسر. إذا كانت الحواف حادة جدًا أو العارضة صلبة جدًا، فقد تنكسر أثناء التجميع.

    يتطلب التصميم لـ MJF فهم كيفية مرونة المادة وأين يمكن تخفيف الضغط أثناء الاشتباك.

  • القاعدة العامة:

    • سمك القاعدة: ≥ 1 مم للذراع.
    • عمق التعليق: ≥ 1 مم للقفل الآمن.
    • أضف نصف قطر = ½ سمك القاعدة عند الجذر لتوزيع الضغط.
    • قم بإزالة حافة الجزء البارز لتقليل قوة الإدخال.
    • حافظ على زاوية التجميع بين 35 درجة و40 درجة وقم بتقليص العوارض لتقليل الضغط.

    نيكولاس مورونتش

    رئيس قسم هندسة المبيعات

    للتصاميم سهلة التركيب، يُعدّ PA 11 الخيار الأمثل. فهو يوفر استطالة أكبر عند الكسر مقارنةً بـ PA 12، مما يجعله أكثر مرونة وأقل عرضة للتشقق تحت الضغط المتكرر، وهو مثالي عندما يحتاج الخطاف إلى الانحناء والعودة إلى شكله بشكل موثوق.

    8. تجنب الثقوب العمياء العميقة التي لا يوجد بها تسرب للمسحوق

    يمكن للثقوب العمياء، أو نتوءات البراغي، أو التجاويف العميقة أن تحبس المسحوق إذا لم يكن هناك مخرج له. كلما كان الثقب أعمق، زادت صعوبة تنظيفه، مما يتطلب غالبًا تدخلًا يدويًا.
    يمكن أن يؤدي المسحوق المتبقي في الثقوب أو المقابس الملولبة إلى سد المثبتات أو إضعاف الهيكل إذا ترك في مكانه.

    القاعدة العامة:

    • أضف فتحات الخروج أو قنوات الهروب مع خطوط رؤية واضحة.
    • بالنسبة للثقوب العميقة (> 12.7 ملم )، قم بتضمين نقاط خروج متعددة على طول العمق.
    • استخدم الشرائح الموجودة في قاعدة النتوءات لتقوية الميزة وتقليل التوتر.

    • 9. استخدم تفاصيل منقوشة وقابلة للقراءة

      تُستخدم النصوص والشعارات وملامح السطح عادةً للعلامات التجارية أو تحديد القطع، ولكن إذا كانت صغيرة جدًا، فقد تصبح غير واضحة أثناء الطباعة أو تختفي أثناء المعالجة اللاحقة. تُعد الملامح البارزة حساسة بشكل خاص للمعالجات السطحية، مثل النفخ بالخرز والتنعيم بالبخار، والتي قد تُؤدي إلى تقريب الحواف وتقليل الوضوح.

      القاعدة العامة:

      • استخدم سمك خط لا يقل عن 0.5 ملم لكل من الميزات المنقوشة والمنقوشة.
      • منقوش: ≥ 1 مم ارتفاع ؛ محفور: ≥ 0.5 مم عمق .
      • تأكد من أن الارتفاع الإجمالي للحرف يجب أن يكون 2.5 ملم على الأقل لضمان سهولة القراءة.
      • للحصول على أفضل النتائج، قم بتوجيه النص المنقوش بحيث يكون وجهه لأسفل ، والنص المنقوش بحيث يكون وجهه لأعلى .
        تجنب الميزات البارزة أو المحفورة التي يقل حجمها عن 0.5 مم ، لأنها قد لا تصمد بعد المعالجة.

      • دليل مرجعي لمواصفات الطباعة ثلاثية الأبعاد MJF

      • يوضح الجدول التالي مواصفات تصميم الأجزاء المراد طباعتها ثلاثية الأبعاد من خلال تقنية الطباعة MJF.

احصل على مطبوعات MJF ثلاثية الأبعاد عالية الجودة من Xometry

يتطلب التصميم الفعال للطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية MJF فهم القيود والفرص الخاصة بهذه التقنية. بتطبيق ممارسات التصميم الصحيحة - مثل الحفاظ على ثبات سُمك الجدار، وإضافة تصريف للأجزاء المغلقة، وضمان خلوص مناسب للأجزاء، وتحسين اتجاهها - يمكنك تقليل مخاطر العيوب الشائعة كالتشوه، أو احتواء المسحوق، أو عدم تناسق السطح.

في JSJM، يدعمك فريقنا الهندسي في تطبيق مبادئ التصميم هذه للمساعدة في الحصول على قطع موثوقة وعملية تناسب تطبيقك المحدد. استكشف خدمة الطباعة ثلاثية الأبعاد MJF لدينا لمعرفة كيف يمكنها دعم احتياجاتك في مجال النماذج الأولية أو الإنتاج.