تحليل تأثير الطباعة ثلاثية الابعاد على تطوير نماذج التصميم الهندسي باستخدام برامج التصميم بمساعدة الحاسوب

الملخص

تهدف هذه الدراسة إلى تقديم تقييم كمي عالي الدقة للانحرافات البُعدية المرتبطة بتقنيتي التصنيع بالإضافة FDM وSLA من خلال تصنيع نموذج هندسي معياري يضم سمات حساسة مثل البوسات الصغيرة والجدران الرقيقة والأسطح المائلة، والتي تمثل مؤشرات جوهرية لقدرات كل تقنية في إعادة إنتاج التفاصيل الدقيقة. بدأ العمل بتطوير النموذج داخل Autodesk Fusion 360 وتوثيق القيم الاسمية بدقة قبل تصديره بصيغة STL عالية الجودة. وقد تم إعداد عملية التقطيع باستخدام Ultimaker Cura لتقنية FDM بارتفاع طبقة 0.20 مم ومادة PLA، بينما استخدمت تقنية SLA طبقات تتراوح بين 0.05–0.10 مم عبر برنامج Photon Workshop مع معالجة لاحقة لضمان استقرار الأبعاد. أُجريت القياسات باستخدام Digital Caliper بدقة ±0.01 مم وبثلاث قراءات لكل سمة، مما مكّن من اشتقاق متوسطات موثوقة للانحرافات الخطية والنسبية. أظهرت النتائج أن FDM قدمت انحرافات أكبر نسبيًا في جميع السمات المقاسة، حيث سجل البوس ذو القطر 6 مم متوسطًا مقداره 6.12 مم (+0.12 مم؛ +2.00٪)، والجدار بسماكة 0.6 مم مقدار 0.66 مم (+10٪)، والإسفين 17.90 مم (+1.70٪)، الأمر الذي يعكس تأثيرات البثق وتدرّج الطبقة بوضوح. وفي المقابل، قدّمت SLA أداءً أكثر اتساقًا ودقة، إذ بلغ قطر البوس نفسه 6.04 مم (+0.04 مم؛ +0.67٪)، وسماكة الجدار 0.61 مم (+1.67٪)، وارتفاع الإسفين 17.70 مم (+0.57٪)، مع متوسط انحراف عام بلغ +0.05 مم مقارنة بـ+0.16 مم لتقنية FDM. تشير هذه النتائج إلى تفوق SLA في إعادة إنتاج السمات الدقيقة، وتؤكد أن قابلية التصميم للتصنيع في بيئات FDM تتطلب تعويضات مسبقة داخل CAD لضبط الأبعاد النهائية. كما تبرز الدراسة أهمية دمج عمليات القياس البُعدي مع النمذجة الرقمية لإنشاء فهم عميق لديناميكيات الدقة، بما ينسجم مع مبادئ التصميم للتصنيع بالإضافة (DfAM) ويوفر أساسًا موثوقًا لاتخاذ قرارات تصميمية دقيقة في التطبيقات الهندسية المتقدمة.