كيفية إنشاء "بنية تحتية مصغرة" باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

دخلت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى الجامعات، لتخدم التدريس الصفي، ومشاريع المسابقات، والتجارب الابتكارية. وفي كليات الهندسة المعمارية، تتجاوز تطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد التوقعات بكثير.

ملاحظة: الصور والمواد النصية التالية المتعلقة بالتطبيق مأخوذة من راسل زينغ من كلية الهندسة المعمارية والفنون والتخطيط في جامعة كورنيل (罗素小儿@Xiaohongshu).

01 قوالب صب الأسمنت TPU-95A

تُصنع قوالب الصب التقليدية عادةً من السيليكون، الذي يتميز بمرونة عالية، وملاءمته للأشكال الهندسية المعقدة، وسهولة فك القوالب، وإمكانية إعادة استخدامها. ومع تزايد اندماج تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في الإنتاج والحياة اليومية، يبحث الطلاب أيضًا عن سبل لتحسين كفاءة التعلم من خلالها. ويُعد استخدام قوالب صب الأسمنت المصنوعة من مادة TPU مثالًا ناجحًا نسبيًا في هذا الصدد.

وبالتركيز على تجربة المستخدم وفهم القصص الكامنة وراء الطباعة ثلاثية الأبعاد، أجرينا أيضًا محادثة قصيرة مع "خبير النماذج المعمارية" هذا بخصوص هذا التطبيق.

الاتهام: عند إنتاج النماذج المعمارية، ما هي الطرق التقليدية الشائعة الاستخدام؟

راسل زينغ: تقطيع ألواح الفوم، أو القطع بالليزر، أو التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC)، أو نسخ القوالب يدويًا.

الاتهام: استنادًا إلى الخبرة العملية، ما هي خصائص هذه الطرق مقارنة بالطباعة ثلاثية الأبعاد؟

راسل زينغ: تعتمد صناعة النماذج عمومًا على أساليب مختلفة حسب المتطلبات. تُتيح هذه الأساليب تحقيق العديد من الأهداف، ولكن عندما يصبح الشكل الهندسي أكثر تعقيدًا - كالأسطح المنحنية، والفتحات، والأشكال المتصلة الشائعة الاستخدام بين طلاب الهندسة المعمارية - ترتفع تكلفة الأساليب التقليدية وتتطلب جهدًا كبيرًا. أما أبرز مزايا الطباعة ثلاثية الأبعاد فهي الكفاءة والمرونة. فهي قادرة على إنتاج جميع أنواع الهياكل المعقدة تقريبًا، ولا تُشكل التعديلات المتكررة عائقًا، وهو أمر بالغ الأهمية في صناعة النماذج.

الاتهام: تُظهر الطباعة ثلاثية الأبعاد مزايا كبيرة في تصميم وإنتاج الهياكل المعقدة المنحنية وغير المنتظمة. في هذه المرة، استخدمنا الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل أساسي لقوالب صب الأسمنت والجبس. هل لديكم أي تجارب لمشاركتها؟

راسل زينغ: يتعلق الأمر بشكل أساسي باختيار المادة. نوصي بشدة باستخدام مادة TPU-95A لقوالب صب الأسمنت. عملية فك القوالب سهلة للغاية. تتميز مادة TPU-95A بالصلابة المناسبة، ومرونتها ملائمة جدًا للصب وفك القوالب. كما أن تفاصيل سطح النماذج المطبوعة ثابتة للغاية، وتلبي الدقة جميع المتطلبات. والأهم من ذلك، أن عملية فك القوالب سلسة للغاية، دون أي مشاكل في الحواف، ويمكن إعادة استخدام القوالب.

الاتهام: تتمتع المواد المرنة من سلسلة TPU بتطبيقات واسعة النطاق. هل واجهت أي مشاكل أثناء استخدامها؟

راسل زينغ: وهي في الأساس مشاكل شائعة مرتبطة بطباعة المواد المرنة، مثل صعوبة إزالة الدعامات، والقيود عند طباعة الأحجام الكبيرة، وانخفاض الاستقرار قليلاً أثناء الطباعة عالية السرعة.

الاتهام: إلى جانب مواد البولي يوريثين الحراري، ما هي المواد الأخرى التي يمكن استخدامها أيضًا في قوالب الصب؟

راسل زينغ: في المراحل الأولى، أجرينا أيضًا بعض الاختبارات الهيكلية باستخدام مادتي PLA وPETG. عند استخدام PLA لصنع قوالب لأشكال معقدة، يتطلب إخراج القالب مزيدًا من الحذر، وقد يلزم استخدام مسدس هواء ساخن عند الضرورة. عمومًا، لا نزال نوصي باستخدام مواد TPU لصنع قوالب الصب، نظرًا لأهمية المرونة.

02 التحقق من صحة النموذج المعماري

تُظهر تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد مزايا كبيرة في إنتاج هياكل معقدة منحنية وغير منتظمة. كما تُتيح مجموعة واسعة من مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد تلبية احتياجات التطبيقات المختلفة. فعلى سبيل المثال، تُعدّ المواد الشفافة مناسبة تمامًا للمكونات المعمارية الشفافة، بينما يُمكن استخدام المواد المحاكية للطبيعة، مثل الخشب والرخام، لمحاكاة التأثيرات المعمارية الواقعية. وبشكل عام، تُمكّن الطباعة ثلاثية الأبعاد الطلاب من التعبير بشكل أفضل عن عملية التصميم والتحقق من صحة أفكارهم بسرعة.

تعزيز الفهم من خلال التواصل. إذا كانت لديكم أي آراء أو اقتراحات بخصوص منتجات مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد، فنرحب بتواصلكم معنا وتقديم ملاحظاتكم.

الاتهام: بصفتك مستخدمًا، واستنادًا إلى التطبيقات العملية، هل لديك أي آراء أو اقتراحات بخصوص مواد eSUN؟

راسل زينغ: لقد استخدمنا الكثير من مواد eSUN هذا العام، وكانت ردود الفعل إيجابية للغاية. يستخدم جميع طلاب صفنا تقريبًا مواد eSUN الآن، ونحن ممتنون لدعم eSUN. أما بالنسبة للاقتراحات، وبناءً على تجربتي الشخصية، آمل أن توفر المواد المرنة مستويات صلابة وألوانًا أكثر تنوعًا، مثل مادة TPU شفافة أو غير لامعة، والتي ستكون رائجة جدًا في النماذج المعمارية.

الاتهام: بصراحة، يجري حاليًا تطوير وتحسين خيارات ألوان المواد الأكثر مرونة ومصفوفة المواد المرنة الأكثر شمولًا بشكل مستمر. نتطلع إلى ذلك.

تواصل eSUN دعم تطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد في مختلف القطاعات، وتوفر رعاية مجانية للمواد، وتقنيات الطباعة، وتبادل الخبرات لأغراض التعليم والتدريب والمسابقات ومشاريع البحث العلمي. وتساهم eSUN في تنمية المواهب من خلال تشجيع الممارسات الابتكارية. إذا كنتم تعملون حاليًا على مشاريع ذات صلة أو تخططون لها، وترغبون في مشاركة قصص أو تجاربكم في تطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد، فلا تترددوا في التواصل معنا.