توزيع العمل بين طريقتين رقميتين لصناعة النماذج الشمعية
تُفضَّل الطباعة ثلاثية الأبعاد بالشمع للمجوهرات ذات الزخارف المخرمة المتشابكة والتجاويف العميقة والتفاصيل ذات الزوايا العكسية، وللطلبات التي تجمع تصاميم كثيرة بكميات صغيرة وتتغير باستمرار. فهي تقلل قيود وصول أداة القطع وإعداد كل تصميم على حدة. ويظل تفريز الشمع باستخدام CNC خيارًا عمليًا للأشكال المفتوحة سهلة الوصول، عندما تكون البرامج ووسائل التثبيت والطلبات المتكررة مستقرة.
يزيل التفريز مادة من كتلة الشمع، بينما ترسّب الطباعة بالنفث الشمع طبقة بعد طبقة، لتنتج نموذجًا للصب بعد إزالة مادة الدعم. ترتبط الطريقتان بالصب بالشمع المفقود، لكنهما تختلفان في التعامل مع الأشكال المعقدة وتنظيم الدفعات. يتناول هذا المقال النفث المباشر للشمع؛ أما الراتنج فتوضحه المقارنة بين الطباعة بالشمع والراتنج القابل للحرق للصب.
في التصاميم المعقدة، تقل الحاجة إلى تعديل الشكل لخدمة أداة التفريز
يجب أن تصل أداة التفريز إلى السطح من اتجاه متاح. فالأسطح الواسعة والمجاري المفتوحة وأجسام الخواتم المنتظمة تسهّل تخطيط المسارات. أما التجاويف الضيقة والتفاصيل الخلفية ذات الزوايا العكسية والخطوط المتشابكة فتضيف تغييرات في الاتجاه أو الأداة أو تقسيمًا إلى أجزاء. وكلما اعتمد التصميم على هذه التفاصيل، زاد العمل اللازم لتقسيمه من أجل التشغيل.
تبني الطباعة بالنفث الشكل على طبقات دون إدخال أداة قطع في كل تجويف، ولذلك تساعد على الحفاظ على التصميم المعقد كنموذج كامل. في الزخارف المخرمة والطبقات الزخرفية المتعددة، يستطيع المصمم التركيز على الوصلات والسماكات والشكل. وتُزال مادة الدعم بعد الطباعة، وهي مهمة مختلفة عن تغيير اتجاه وصول الأداة مرارًا أثناء التفريز.
يمكن أيضًا تصنيع الأشكال المعقدة باستخدام CNC بتقسيمها. ففي حالة الخاتم المجوف لدى Roland DG، تُفرّز الأجزاء منفصلة ثم تُصب وتُوصل لاحقًا. يوسّع التقسيم مجال التفريز؛ وحين يصبح إجراءً متكررًا تظهر بوضوح أكبر قيمة طباعة نموذج متكامل.
جودة السطح تتعلق بمكان بقاء آثار التصنيع
تنتج آثار التفريز أساسًا عن شكل الأداة ومسارها وخطوتها الجانبية. ويمكن إعطاء الأسطح المنحنية المتاحة تشطيبًا منتظمًا بمسارات مناسبة. أما الزوايا الداخلية التي يصعب الوصول إليها والمجاري الضيقة والتفاصيل الخلفية فتحتاج غالبًا إلى تقسيم أو عمل يدوي.
يتأثر سطح الشمع المطبوع بسماكة الطبقة واتجاه النموذج وتكوّن المادة، كما تمر بعض المواضع بإزالة الدعم. وتمثل الميزة في إنتاج التفاصيل المعقدة كوحدة واحدة، بما يقلل إعادة ضبط العلاقات بين أجزاء منفصلة كثيرة. وينبغي أن تحافظ المعالجة على الخطوط الدقيقة والحواف ومقاعد الأحجار، بدل طمس الزخرفة للحصول على اللمعان.
يظل التلميع بعد الصب خطوة مستقلة. تجمع حالة مجوهرات Jenny Wu التي تعرضها Solidscape بين الطباعة بالشمع والصب والتلميع اليدوي. في الإنتاج، توضع الأسطح الواسعة التي تحتاج تشطيبًا في مواضع يسهل الوصول إليها، وتُحفظ التراكيب الدقيقة بعملية التشكيل، لتقليل المعالجة المتكررة داخل المساحات الضيقة.
يسهل جمع تصاميم كثيرة بكميات صغيرة في مهمة طباعة واحدة
يتطلب التصميم الجديد عند التفريز برمجة واختيار أدوات واتجاهات تشغيل وتثبيتًا. وكلما زاد عدد التصاميم، تعددت مهام التحضير المنفصلة. وحتى لو فُرّز نموذج بسيط بسرعة، فقد يستهلك الطلب الكامل وقتًا كبيرًا في تغيير التصاميم وإعادة التثبيت والتشطيب الموضعي.
يمكن للطباعة بالنفث جمع نماذج متقاربة في الارتفاع ومتطلبات المعالجة في مهمة واحدة، ثم تنظيم إزالة الدعم والفحص معًا. ولورش التخصيص وفرق التطوير والمصانع ذات الطلبات المختلطة، تكون هذه الطريقة في التنظيم أهم من زمن تشغيل نموذج منفرد.
مثلًا، يمكن إنتاج نسخ متعددة من خواتم تختلف فقط في المقاس أو الزخرفة الموضعية أو مقعد الحجر، بعد اعتماد النماذج الرقمية. كما يمكن لتصاميم جديدة مستقلة أن تتشارك المهمة. ويوضح عرض طرق صناعة النماذج الشمعية للصب الفرق بين النماذج المباشرة والنماذج الأم والإنتاج بحقن الشمع.
إبقاء التصاميم البسيطة المتكررة ضمن عملية التفريز المستقرة
أقوى سبب للاحتفاظ بـCNC هو وجود تصميم مفتوح وبرامج ووسائل تثبيت مستقرة وطلبات متكررة. فقد اكتمل إعداد البيانات، ويعرف المشغّلون التسلسل، ويمكن مواصلة استخدام المعدات والخبرة الحالية مباشرة. ولا ينبغي احتساب عبء برمجة تصميم جديد من جديد لكل دفعة مكررة.
هذه هي الملاحظة الأساسية على التوصية: تناسب الطباعة بالشمع التصاميم المعقدة والتغييرات المتكررة، بينما يناسب التفريز المتقن التصاميم الثابتة سهلة الوصول. ويمكن للمصنع توزيع الطلبات بينهما دون تغيير جميع المنتجات لمجرد توحيد المعدات.
| التصميم أو الطلب | المسار المفضل | الفائدة العملية |
|---|---|---|
| زخارف متشابكة وزوايا عكسية وتفاصيل عميقة ضيقة | الطباعة ثلاثية الأبعاد بالشمع | تقليل قيود وصول الأداة والتقسيم |
| تصاميم كثيرة بكميات صغيرة وتغييرات متكررة في المقاس أو الزخرفة | الطباعة ثلاثية الأبعاد بالشمع | ترتيب مشترك وبرمجة وتجهيز أقل لكل تصميم |
| أسطح منحنية متاحة وأشكال بسيطة منتظمة | تفريز الشمع باستخدام CNC كخيار مباشر | مسارات واضحة ومواضع تشطيب سهلة الوصول |
| تصاميم متكررة ببرامج وتثبيتات مجرّبة | مواصلة التفريز باستخدام CNC | إعادة استخدام العملية والمعدات المستقرة |
توجيه قدرة المعدات إلى الطلبات اليومية
تحوّل طابعة الشمع ثلاثية الأبعاد 3H-420 Plus النماذج الرقمية إلى نماذج شمعية للصب، وتضيف قدرة على تصنيع الأشكال المعقدة وعدة تصاميم بالتوازي. ويُبنى الاختيار على التصاميم المعتادة وترتيب الدفعة وتنظيم المعالجة اللاحقة، إلى جانب نموذج عرض بسيط.
بعد جمع تصاميم ممثلة وتركيبات فعلية للطلبات، يمكن التواصل مع فريق Cprint 3D لمناقشة التهيئة المناسبة. وتنتهي المقارنة بدفعة كاملة من النماذج الجاهزة للصب: فالمسار الذي يقلل التقسيم وإعادة التثبيت واستعادة التفاصيل الدقيقة هو الأنسب لهذا الطلب.