النمذجة الرقمية والتصنيع هي عملية التصميم والإنتاج التي تجمع بين النماذج ثلاثية الأبعاد أو التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) مع التصنيع الإضافي والطرح. يُعرف التصنيع الإضافي أيضًا بالطباعة ثلاثية الأبعاد ، بينما قد يُشار أيضًا إلى التصنيع الطبولي بالآلات ، ويمكن استغلال العديد من التقنيات الأخرى لإنتاج الكائنات المصممة فعليًا.

تشير كلمة “النمذجة الرقمية” أو “التصنيع الرقمي” إلى العملية التي يمكنك من خلالها إنشاء كائنات صلبة وثلاثية الأبعاد من التصميمات الرقمية. هذه العملية ، التي تستخدم على نطاق واسع في التصنيع من أجل الخلق السريع للنماذج والنماذج الأولية ، يمكنها استغلال تقنيات تصنيع مختلفة على حد سواء المضافة (مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد) وتقنيات مطروحة مثل القطع بالليزر والطحن.

بشكل عام ، تتميز الآلات المستخدمة في النمذجة الرقمية بسهولة الاستخدام والتكلفة المنخفضة نسبياً ؛ هذه العناصر ، جنبا إلى جنب مع نشر البرمجيات لتصميم ونمذجة الاستخدام البسيط ، قد أدت العديد من المراصد الدولية إلى توقع نشر fabbing أيضا تجاه المستخدمين غير المحترفين. هذه الظاهرة ، المسماة “Personal Fabrication” ، تغذيها أيضًا ظهور مجتمعات يتم فيها مشاركة الرسومات الرقمية وإتاحتها مجانًا للمستخدمين ، بالإضافة إلى الخدمات التي تسمح بالوصول إلى بعض تقنيات Digital Fabrication عبر الإنترنت مباشرةً أو حتى عبر المجتمعات التي تتبادل الخبرات في إنشاء النماذج أو التحف الرقمية.

تصميم
يتم إنشاء كائنات ملفقة رقميًا مع مجموعة متنوعة من حزم برامج CAD ، باستخدام كل من الرسم المتجه ثنائي الأبعاد ، والنمذجة ثلاثية الأبعاد. تتضمن أنواع الموديلات ثلاثية الأبعاد أربع نماذج للسلك ، صلب ، سطح وشبكة. التصميم هو وجود واحد أو أكثر من أنواع النماذج هذه.

آلات لتصنيع
آلة ثلاثة هي شعبية لتصنيع:

1. cnc الموجه
2. قطع الليزر
3. طابعة ثلاثية الأبعاد

التصنيع باستخدام الحاسب الآلي جهاز التوجيه
CNC لتقف على الكمبيوتر التحكم العددي. تتضمن المطاحن أو أجهزة التوجيه CNC البرمجيات المسجلة الملكية التي تفسر الرسومات المتجهية ثنائية الأبعاد أو النماذج ثلاثية الأبعاد وتحول هذه المعلومات إلى G-code ، الذي يمثل وظائف CNC محددة في شكل أبجدي رقمي يمكن أن تفسره مطحنة CNC. تعمل رموز G على تشغيل أداة آلية ، وهي عبارة عن جهاز ميكانيكي يعمل بالطاقة يُستخدم عادة في تصنيع المكونات. تصنف الآلات CNC وفقا لعدد المحاور التي تمتلكها ، مع 3 و 4 و 5 آلات المحور كلها شائعة ، والروبوتات الصناعية التي وصفت مع وجود ما يصل إلى 9 محاور. تنجح آلات CNC بالتحديد في مواد الطحن مثل الخشب الرقائقي ، البلاستيك ، لوح الرغوة ، والمعادن بسرعة عالية. عادة ما تكون أسِّرة الماكينات CNC كبيرة بما يكفي للسماح بأوراق من 4 × 8 بوصة (123 سم × 246 سم) من المواد ، بما في ذلك الرغوة التي يبلغ سمكها عدة بوصات ، والتي يجب قطعها.

قاطع ليزري
إن آلة القطع بالليزر هي آلة تستخدم الليزر لقطع المواد مثل لوحة الشي ،ات ، اللوح غير اللامع ، الخشب ، والاكريليك بسماكة 3/8 بوصة (1 سم). غالبًا ما يتم تجميع قاطع الليزر مع برنامج التشغيل الذي يفسر الرسومات المتجهة التي ينتجها أي عدد من منصات برامج CAD.

إن آلة القطع بالليزر قادرة على تعديل سرعة رأس الليزر ، بالإضافة إلى كثافة و دقة شعاع الليزر ، و بالتالي تكون قادرة على قطع المواد و تسجيلها ، بالإضافة إلى الرسومات النقطية التقريبية.

يمكن استخدام الكائنات المقطوعة من المواد في تصنيع النماذج المادية ، والتي سوف تتطلب فقط تجميع الأجزاء المسطحة.

الطابعات ثلاثية الأبعاد
تستخدم الطابعات ثلاثية الأبعاد مجموعة متنوعة من الأساليب والتقنيات لتجميع الإصدارات الفعلية من الكائنات الرقمية. عادةً ، يمكن للطابعات ثلاثية الأبعاد المكتبية أن تقوم بإنشاء كائنات ثلاثية الأبعاد بلاستيكية صغيرة. يستخدمون لفة من خيوط بلاستيكية رفيعة ، يذيبون البلاستيك ثم يودعونه ليبرد ويصلب. وهي عادةً ما تبني كائنات ثلاثية الأبعاد من الأسفل إلى الأعلى في سلسلة من العديد من الطبقات البلاستيكية الرقيقة جدًا. تحدث هذه العملية غالبًا على مدار عدة ساعات.

النمذجة ترسب تنصهر
تستخدم نمذجة ترسيب مدمجة ، تُعرف أيضًا باسم تلفيق الفتيل الممزوج ، نظامًا روبوتيًا ثلاثي المحاور يقذف المواد ، وعادةً ما يكون لدن بالحرارة ، طبقة رقيقة واحدة في كل مرة ويكوّن شكلاً تدريجيًا. ومن أمثلة الآلات التي تستخدم هذه الطريقة Dimension 768 و Ultimaker.

المجسمة
تستخدم Stereolithography جهاز عرض ضوئي عالي الكثافة ، يستخدم عادة تقنية DLP ، مع راتنجات البوليمر الحساسة. وسوف يعرض ملف تعريف كائن لبناء طبقة واحدة ، علاج الراتنج في شكل صلب. ثم تقوم الطابعة بنقل الكائن بعيدًا بمقدار صغير وعرض ملف الطبقة التالية. من أمثلة الأجهزة التي تستخدم هذه الطريقة هي الطابعة Form-One و Os-RC Illios.

الليزر الانتقائي تلبد
يستخدم التلبيد الانتقائي بالليزر الليزر لتتبع شكل الجسم في طبقة من مسحوق ناعم يمكن دمجه معًا بتطبيق الحرارة من الليزر. بعد تتبع طبقة واحدة بواسطة الليزر ، يتم نقل السرير والجزء المنجز جزئيا من الطريق ، ويتم نشر طبقة رقيقة من المادة المسحوقة ، وتكرار العملية. المواد النموذجية المستخدمة هي ألوميد والفولاذ والزجاج واللدائن الحرارية (وخاصة النايلون) وبعض السيراميك. وتشمل أمثلة الأجهزة Formiga P 110 و Eos EosINT P730.

طابعة مسحوق
تعمل طابعات المسحوق بطريقة مشابهة لماكينات SLS ، وعادةً ما تستخدم المساحيق التي يمكن معالجتها ، أو تصلبها ، أو جعلها صلبة عن طريق تطبيق غلاف سائل يتم توصيله عبر رأس طباعة نافث الحبر. المواد الشائعة هي جص باريس ، والطين ، والسكر المجفف ، ومعجون حشو الخشب ، والدقيق ، والتي يتم معالجتها عادة بالماء أو الكحول أو الخل أو بعض الدمج. الميزة الرئيسية لآلات المسحوق و SLS هي قدرتها على دعم جميع أجزاء أجسامها بشكل مستمر خلال عملية الطباعة باستخدام مسحوق غير مطبوع. هذا يسمح لإنتاج هندستها لا يخلق بسهولة خلاف ذلك. ومع ذلك ، فإن هذه الطابعات غالبًا ما تكون أكثر تعقيدًا وتكلفة. من أمثلة الطابعات التي تستخدم هذه الطريقة ZCorp Zprint 400 و 450.