كيف تصمم للقطع بالليزر (وملفات مجانية!)

مرحبًا بكم في مشروعي اليوم، فعندما بدأت التصميم للقطع بالليزر بدا الأمر معقدًا للغاية، أما الآن فأنا أقوم بتصميم ملفاتي بسهولة، ولأن الموضوع قد يبدو مخيفًا في البداية فكرت في عمل بعض الدروس التعليمية لمساعدتكم على تصميم ملفاتكم الخاصة.

وفي هذا الدليل سأريكم واحدة من أبسط الطرق لإنشاء تصاميمكم الخاصة للقطع بالليزر، حيث يعتمد هذا الأسلوب على مفهوم مستوحى من الفيزياء (والرياضيات) يُسمى "التماثل الأسطواني" (Cylindrical Symmetry)، وهو كما يوحي اسمه، بعد قليل ستفهمون ما أقصده.

بنهاية هذا المقال، سوف تكون قادرًا على:

• فهم معنى التماثل الأسطواني.
• معرفة كيفية تطبيق مفهوم التماثل الأسطواني لتصميم ملفاتك الخاصة.
• الحصول على بعض الملفات المرفقة المجانية (مثل تصاميم المزهرية والشمعدان الذي صنعته).

أتمنى أن تستمتعوا معي بالقراءة، وإذا كانت لديكم أي أسئلة سأكون سعيدًا بالإجابة عليها في التعليقات.

لبدء تصميم قطع الليزر ستحتاج إلى معرفة الأساسيات الخاصة ببرامج التصميم (CAD)، ويعد برنامج Fusion 360 من Autodesk خيارًا ممتازًا لهذا الغرض، وهو متاح مجانًا للهواة وصناع المشاريع.

أثناء عملي على جهاز لابتوب ذو مواصفات متواضعة واجهت بعض الصعوبات في تشغيل برنامج Fusion 360، لذلك استخدمت بديلًا آخر يدعى Onshape، والذي يعمل عبر السحابة الإلكترونية من خلال متصفح الإنترنت، مما سمح لي بالعمل على تصاميمي دون الحاجة إلى جهاز قوي، ومع ذلك إذا كان بإمكانك تشغيل برنامج Fusion 360 فمن الأفضل استخدامه لأنه محسن خصيصًا لاحتياجات الصناع ويتمتع بدعم تقني كبير.

وبغض النظر عن البرنامج الذي تختاره يمكنك اتباع الخطوات الموضحة في هذا الدليل باستخدام أي برنامج CAD تفضله، فإن الوظائف التي سنستخدمها بسيطة ومتوفرة في معظم البرامج، وغالبًا ما تحمل نفس الأسماء.

التماثل الأسطواني هو مصطلح مستخدم في الفيزياء لوصف أي جسم يبدو متماثلًا عند دورانه حول محور رئيسي، ومن الأمثلة الجيدة على ذلك هي الأسطوانة أو المزهرية المتماثلة، فتخيل مثلًا قرصًا صغيرًا إذا قمت بتدويره حول محور خارج محيطه ستحصل على شكل حلقي (مثل الدونات).

ويمكننا استخدام هذا المفهوم لتصميم أجسام ثلاثية الأبعاد بسهولة، فنبدأ برسم جزء صغير من التصميم ثم نقوم بتدويره حول محور التماثل، ويطلق على الجسم ثلاثي الأبعاد الناتج عن تدوير مقطع ثنائي الأبعاد حول محور رئيسي اسم "سطح الدوران" (كما هو موضح في الصورة الثانية).

سأريكم كيفية تصميم مزهرية، وذلك لأنها مثال بسيط لفهم هذه الطريقة، حيث يمكن تطبيق هذه الطريقة بسهولة على تصاميم أخرى، وسأذكر لاحقاً بعض التطبيقات الإضافية (مع توفير ملفات مجانية أيضاً).

أولاً سنقوم برسم مقطع عرضي من التصميم:

• نبدأ بإنشاء رسم جديد (New Sketch) في برنامج CAD.
• بعد ذلك قم بتحديد ارتفاع المزهرية عن طريق رسم خط عمودي، وتحديد نصف قطر المزهرية برسم خط أفقي، كما سيستخدم الخط العمودي أيضاً كمحور للتماثل (كما هو موضح في الصورة الأولى).
• الآن ارسم مقطعاً عرضياً للمزهرية مع إزاحته قليلاً عن المركز، ويمكن أن يكون هذا المقطع أي شكل تريده، كما يمكنك تعديله لاحقاً في أي وقت، فعادةً ما تكون قواعد المزهريات أوسع، ويمكنك استخدام خط مستقيم أو منحني (مثل Spline) لربط الجزء العلوي بالسفلي (انظر الصورة الثانية).

قم بتحديد المقطع العرضي الذي أنشأته ثم استخدم أداة البثق (Extrude) لإعطائه سماكة أو جعله سمك، ويجب أن تتطابق هذه السماكة مع عرض الخشب الذي ستستخدمه، حيث يمكنك ضبط الإعدادات لجعل عملية البثق متماثلة (في كلا الاتجاهين من الرسم)، لكن هذا ليس ضرورياً جداً.

الصورة التالية هي صورة لجهاز قياس السماكة (كالبرز) وهو يقيس سماكة الخشب، وهناك لقطة شاشة لأداة البثق أثناء العمل.

الآن جاءت لحظات السحر

• قم بتحديد الجزء الذي صنعته واختر وظيفة "النمط الدائري" (Circular Pattern).
• وبالنسبة لمحور التماثل اختر الخط العمودي الذي رسمته في الخطوة الثانية (الذي يحدد ارتفاع تصميمك).
• ثم اختر عدد النسخ التي تريدها لتصميمك، وقد بتعديل هذا الرقم حتى تصبح راضيًا عن المظهر النهائي، أما بالنسبة لتصميمي فقد وجدت أن 14 نسخة تبدو مناسبة تمامًا.

نصيحة: في هذه المرحلة يجب أن يكون لديك فكرة عن الشكل النهائي للمزهرية، وإذا لم تكن راضيًا عن شكلها ارجع إلى الرسم الأولي وقم بتعديله، وسيتم تحديث كل شيء تلقائيًا، وبمجرد أن تصبح راضيًا عن التصميم انتقل مباشرة إلى الخطوة الأخيرة من عملية التصميم.

الجدير بالذكر أن هذه التصاميم لا تمتلك تماثلًا أسطوانيًا حقيقيًا، بل إنها تخضع لما يسمى "التماثل الدوراني المنفصل"، وذلك لأن تصميمنا متماثل بالنسبة للدورات المنفصلة وليس المستمرة.

في هذه المرحلة لدينا مجموعة من الأجزاء الفردية (كانت 14 في حالتي)، لكننا ما زلنا بحاجة إلى توصيلها معًا، لهذا السبب سنقوم بصنع هيكلًا داعمًا لربط كل شيء معًا، وقد كنا محظوظين جداً حيث أن الأمر كان سهلاً للغاية.

• أولا قم بإخفاء جميع الأجزاء المبثوقة لكي يتضح الشكل أمامك، وأظهر فقط الرسم الأولي مع مقطع المزهرية المرسوم عليه.
• ثم ارسم 3 مستطيلات بحيث يشكل المستطيل السفلي قاعدة المزهرية، لذا تأكد من محاذاة أحد حوافه مع محور التماثل، وبهذه الطريقة سيشكل قرصًا ممتلئًا عندما نقوم بتدويره.
• يجب أن تخترق المستطيلات الثلاثة مقطع المزهرية قليلاً، حيث سنستخدم هذا لصنع مفاصل لاحقًا، وفي هذا التصميم قد وجدت أن 2 مم كانت مناسبة تمامًا.
• تأكد من أن ارتفاع هذه المستطيلات يتطابق مع سماكة الخشب الخاص بك.
• كما يجب أن يحمل المستطيلان العلويان جميع الأوجه الخارجية (المقاطع التي صنعناها سابقًا)، ولكن أيضًا لابد أن يسمحان بدخول الزهور إلى المزهرية، لذا يجب أن يشكلا حلقات بدلاً من الأقراص، فقم بضبط المسافة بين حافة المستطيل ومحور التماثل لتحديد نصف القطر الداخلي لهذه الحلقات.
• وأخيراً قم باستخدام وظيفة "التدوير" (Revolve) لتدوير هذه المستطيلات حول محور التماثل.

الصورة الثانية توضح النتيجة المطلوبة.

الآن لدينا الأوجه الخارجية والهيكل الداعم للمزهرية (الحلقتان والقرص الذي قمنا بصنعه في الخطوة 5)، وقد حان الوقت لصنع المفاصل، فنحن نحتاج إلى إزالة التداخل بين الهيكل الداعم والأوجه الخارجية من جميع القطع.

• أولاً، قم بعمل نسخة من الهيكل الداعم (الحلقتان والقرص).
• ثم باستخدام وظيفة (Boolean)، اطرح الأوجه الخارجية الأربعة عشر من الهيكل الداعم، وتأكد من اختيار "الاحتفاظ بالأدوات" حتى لا تحذف الأوجه الخارجية.

الآن يجب أن يكون لديك أخاديد أو فتحات في الهيكل الداعم، فقم بتكرار نفس الخطوات لصنع أخاديد في الأوجه الخارجية:

• باستخدام وظيفة (Boolean) اطرح النسخ التي صنعناها للهيكل الداعم (النسخ بدون أخاديد) من الأوجه الخارجية.
• هذه المرة لا نحتاج للاحتفاظ بالأدوات (ليس لدينا حاجة للنسخ الإضافية من الهيكل الداعم).

هذه هي الطريقة التي نصنع بها المفاصل.

ها قد انتهينا من التصميم، ولدينا الآن الأوجه الخارجية والهيكل الداعم الذي يربط كل شيء معاً، وجميع القطع تحتوي على أخاديد للتوصيل، فقم بتصدير التصميم كملفات DXF أو SVG للقطع بالليزر، ولفعل ذلك قم بتحديد السطح الذي تريد تصديره ثم انقر بزر الماوس الأيمن واضغط على "تصدير كـ DXF"، الجدير بالذكر أنه قد تختلف تلك الخطوات قليلاً حسب البرنامج المستخدم، ولكن الفكرة العامة متشابهة، وهي أن تختار سطحاً وتقوم بتصديره.

وبمجرد أن تقوم بتصدير نسخة واحدة من كل قطعة قم باستيرادها إلى برنامج LightBurn (أو أي برنامج تستخدمه لليزر الخاص بك)، ثم اصنع النسخ اللازمة من جميع القطع التي تحتاج لقطعها، وقم بضبط إزالة "الكيرف" (وإذا لم يكن لديك معرفة بذلك فمن الضروري أن تتعلم ذلك في أسرع وقت ممكن، فإنه مهم جداً).

الآن يمكنك المتابعة وقطع جميع القطع، وتذكر أن تتحقق من إعدادات الليزر قبل البدء، وتأكد من أن سماكة المواد متطابقة مع التصميم، وبعد القطع يمكنك تجميع القطع معاً باستخدام المفاصل التي صممناها.

تعتبر عملية التجميع مباشرة وبسيطة في جميع هذه التصاميم، حيث تقوم بتوصيل الأوجه الخارجية بالهيكل الداعم واحداً تلو الآخر مع إضافة بعض الغراء إذا لزم الأمر، وأنا قد وجدت أن هذه المرحلة ممتعة جداً وبسيطة، لذا إذا كنت تخطط لإهداء هذه القطع أو بيع منتجاتك فيمكنك تقديمها مفككة أيضاً.

لقد صنعت مجموعة من المزهريات بأحجام وأشكال مختلفة بهذه الطريقة (الملفات متاحة أدناه)، كما صنعت بعض أغطية المصابيح ومصباح طاولة (هنا مقال عن مصباح الطاولة - وسوف تجد الملفات هناك لتجنب التكرار).

وفي النهاية أتمنى أن تكون قد استمتعت بالقراءة وأن بعض من هذه الأفكار التي قدمتها قد ألهمتك فكرة لتصنيع شيء ما خاص بك.

لتحميل ملف مزهرية منحنية بصيغة svg اضغط هنـــا.

لتحميل ملف مزهرية مخروطية بصيغة svg اضغط هنـــا.