حساب الفلامنت للطباعة ثلاثية الأبعاد: الوزن والطول بمثال

على الطابعة بكرة PLA تبدو شبه فارغة، والنموذج الذي تريد طباعته يحتاج خمس ساعات. هل يكفي ما تبقى؟ لا أحد يريد أن يستيقظ ليجد القطعة متوقفة عند 80% والفوهة تتحرك في الهواء. حساب الفلامنت للطباعة ثلاثية الأبعاد قبل البدء يجيب عن هذا السؤال، ولو بتقدير. في هذا المقال نشرح المعادلة خطوة بخطوة بأرقام حقيقية، ونوضح لماذا يختلف الرقم عن برنامج التقطيع.

لماذا لا يكفي حجم النموذج وحده؟

الطابعة لا تملأ النموذج بالبلاستيك بالكامل. تطبع جدارًا خارجيًا مصمتًا، وطبقات علوية وسفلية مصمتة، ثم تملأ الداخل بنمط شبكي حسب نسبة الحشو. قطعة حجمها 120 cm³ لا تستهلك 120 cm³ من البلاستيك إلا بحشو 100%. بحشو 20%، معظم الداخل هواء.

لذلك نحتاج رقمين من النموذج: الحجم ومساحة السطح. المساحة تحدد كمية الجدران، والحجم يحدد كمية الداخل.

المعادلة خطوة بخطوة

هذه هي الطريقة التي يستخدمها "تقدير الفلامنت" في STL Viewer:

1. الجدران: القشرة = مساحة السطح × 0.8 mm (نحو خطين بعرض 0.4 mm)، بحد أقصى حجم النموذج نفسه.
2. الداخل: الحجم الداخلي = الحجم − القشرة.
3. الحجم الفعلي: القشرة + نسبة الحشو × الحجم الداخلي.
4. الوزن: الحجم الفعلي × الكثافة.
5. الطول: الحجم الفعلي ÷ مساحة مقطع الفلامنت، أي π × (القطر ÷ 2)².

مثال محسوب: حامل بحجم 120 cm³

لنقل إن "معلومات النموذج" تعرض: الحجم 120 cm³، ومساحة السطح 180 cm². وسنستخدم حشو 20% وPLA بقطر 1.75 mm.

1. القشرة = 180 cm² × 0.08 cm = 14.4 cm³ (أقل من 120، فنأخذها كما هي).
2. الداخل = 120 − 14.4 = 105.6 cm³.
3. الحجم الفعلي = 14.4 + 0.20 × 105.6 = 35.52 cm³.
4. الوزن = 35.52 × 1.24 g/cm³ ≈ 44.0 g.
5. مساحة مقطع فلامنت 1.75 mm = π × 0.0875² ≈ 0.02405 cm². الطول = 35.52 ÷ 0.02405 ≈ 1,477 cm ≈ 14.8 m.

لاحظ أن الجدران وحدها (14.4 cm³) تمثل نحو 40% من البلاستيك المستهلك. لهذا لا يتضاعف الوزن عندما تضاعف نسبة الحشو.

تأثير نسبة الحشو

النموذج نفسه بنسب حشو مختلفة (PLA، قطر 1.75 mm):

المواد الأربع: PLA وPETG وABS وTPU

بالحجم الفعلي نفسه (35.52 cm³، أي حشو 20%)، يختلف الوزن حسب الكثافة:

الطول لا يتغير بتغير المادة، لأنه يعتمد على الحجم والقطر فقط: 14.8 m لقطر 1.75 mm، ونحو 5.6 m لقطر 2.85 mm.

لماذا يختلف الرقم عن برنامج التقطيع؟

برنامج التقطيع يعرف أشياء لا يعرفها أي تقدير من الشكل وحده:

• الدعامات: قد تضيف من 5% إلى أكثر من 30% في النماذج ذات الأجزاء المعلقة.
• الحافة والأرضية (brim وraft): بضعة غرامات إضافية.
• عدد الجدران والطبقات العلوية والسفلية: إذا استخدمت 3 أو 4 جدران بدل 2، يزيد استهلاك القشرة.
• نمط الحشو: الأنماط المختلفة بالنسبة نفسها لا تستهلك الكمية نفسها بالضبط.
• التنظيف وتغيير الألوان: في الطباعة متعددة الألوان قد يكون هذا كبيرًا جدًا.

وهناك حالتان خاصتان تستحقان الانتباه. الأولى: الأجزاء الرقيقة جدًا، مثل لوحة سماكتها 1.5 mm. هنا تكون مساحة السطح × 0.8 mm أكبر من الحجم نفسه، فتأخذ المعادلة الحجم كله كقشرة، ويصبح التقدير هو الحجم مضروبًا في الكثافة، ولا يؤثر شريط الحشو تقريبًا. وهذا منطقي: لوحة رقيقة تُطبع مصمتة أصلًا.

الثانية: القطع الصغيرة المكتنزة. مكعب المعايرة 20 mm مثلًا: الحجم 8 cm³ والمساحة 24 cm²، فالقشرة 1.92 cm³، والتقدير بحشو 20% نحو 3.9 g من PLA ونحو 1.3 m. لو طبعته بحشو 100% لصار نحو 9.9 g، أي أكثر من الضعف.

استخدم التقدير للمقارنة لا للمحاسبة

أقوى استخدام للتقدير ليس معرفة الرقم بالغرام الواحد، بل المقارنة السريعة: هل نسخة الحامل بجدار 3 mm أثقل بكثير من نسخة 2 mm؟ هل تكبير المجسم إلى 120% يجعله يتجاوز ما في البكرة؟ هل PETG سيحتاج أكثر من PLA بشكل ملحوظ؟ عندما تغيّر عاملًا واحدًا وتبقي الباقي ثابتًا، يكون الفرق بين رقمين موثوقًا أكثر من أي رقم منفرد.

هل تكفي البكرة؟ طريقة عملية

1. زن البكرة على ميزان مطبخ، واطرح وزن البكرة الفارغة (مكتوب أحيانًا على العلبة، أو زن بكرة فارغة من النوع نفسه).
2. افتح النموذج في STL Viewer على أندرويد، ثم "تقدير الفلامنت"، واختر المادة والقطر ونسبة الحشو التي ستستخدمها.
3. أضف هامشًا: 10% للنماذج البسيطة، و25% أو أكثر للنماذج التي تحتاج دعامات.
4. إذا كان الناتج أقل مما في البكرة بوضوح، ابدأ. وإلا فبدّل البكرة أو قلّل الحشو.

للمرجع: بكرة PLA وزنها 1 kg بقطر 1.75 mm تحتوي على نحو 335 m. يمكنك ضبط المادة والقطر الافتراضيين من الإعدادات. والتقدير يعمل بلا إنترنت، ويحتاج نموذجًا مُحكم الإغلاق ليكون الحجم دقيقًا؛ انظر النموذج المُحكم الإغلاق.

دليل الحاسبة خطوة بخطوة على موقع التطبيق. وللقائمة الكاملة قبل الطباعة راجع فحص ملف STL قبل الطباعة، ولتغيير حجم النموذج إذا كان أكبر مما تحتمله البكرة تغيير مقياس STL. ولاحظ أن تصغير النموذج إلى النصف في كل اتجاه يقلل حجمه إلى الثُمن تقريبًا. وإذا كانت الأرقام غريبة جدًا فراجع مشكلة البوصة والملليمتر.