نمونه سازی سریع چیست؟



ارسال شده توسط در ۵ مرداد ۱۳۹۳, در فرآیندهای نمونه سازی سریع | یک نظر

نمونه سازی سریع

روشهای نمونه سازی سریع از جدیدترین روش های ساخت و تولید قطعات هستند که در آنها قطعه به صورت لایه لایه و در زمانی کوتاه ساخته می شود. فرآیندهای نمونه سازی سریع زیر مجموعه ی روش های ساخت افزایشی است.

در عبارت نمونه سازی سریع ، واژه ی “  نمونه سازی ” ، نماینده ی این معناست که این فرآیند در آغاز منحصرا برای ساخت نمونه ، استفاده می شد. هر چند با پیشرفت فن آوری این فرآیندها به طور فزاینده ای، قابلیت کاربرد در تولید انبوه را نیز پیدا می کنند.

اما واژه ی ” سریع ” به این علت به این فرآیندها اطلاق می شود که این فرآیندها، بسیار سریع تر از روش های سنتی ساخت و تولید انجام می پذیرند. در این روش، ساخت یک قطعه ی تک ممکن است تنها چند ساعت و یا حداکثر چند روز ( با توجه به اندازه قطعه و فرآیند ) زمان بگیرد. در حالی که فرآیندهایی که به تجهیزات خاص نیاز دارند، مثلا قالب که باید طراحی و ساخته شود، ممکن است هفته ها طول بکشد.هرچند فرآیندهایی همچون ماشین کاری، زمان ساخت قابل رقابت تری دارند، اما در مورد قطعات پیچیده ، در این فرآیند ها زمان به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

 

اصول فرآیندهای نمونه سازی سریع

روش های متفاوت و متنوعی برای انجام فرآیند افزایشی وجود دارد. چندین روش دیگر نیز در  این زمینه درحال توسعه اند. هرروش ممکن است مواد و تکنیک متفاوتی برای ساخت لایه های قطعه داشته باشد. اما همه ی این روش ها اصول یکسانی را پیروی می کنند، که در زیر فهرست شده است:

۱)   ساخت مدل CAD 

در همه ی فرآیندهای افزایشی, در اولین مرحله, طراح می بایست با استفاده از نرم افزارهای CAD ( طراحی به کمک کامپیوتر ), یک مدل سه بعدی از قطعه در رایانه ایجاد کند.

۲)   تبدیل مدل CAD  به فرمت STL 

هرکدام از نرم افزارهای CAD , داده های هندسی مدل سه بعدی را به فرمت های مختلف ذخیره می کنند. امروزه فرمت STL – که در ابتدا برای فرآیند استریولیتوگرافی تعریف شده بود- به عنوان فرمت استانداردفایل ها در فرآیندهای افزایشی پذیرفته شده است.  بنابراین فایل های CAD را به این فرمت تبدیل می کنند. در این فرمت, سطوح مدل با مثلث هایی تقریب می خورد. و هر کدام از این مثلث ها توسط مختصات سه راس و یک بردار نرمال مشخص می گردد.

۳)   برش مدل STL به چندین لایه 

کاربر با استفاده از نرم افزارهای مخصوص, فایل STL را برای ساخت آماده می کند. جهت یابی و تعیین جهت در ساخت قطعه, یکی از مهم ترین پارامترهای تاثیر گذار بر زمان ساخت، کیفیت سطح، و دقت ابعادی قطعه است.به همین دلیل قبل از لایه بندی مدل، می باست جهت بهینه ی ساخت قطعه تعیین گردد. پس از تعیین جهت، نرم افزار مدل STL را به لایه های بسیار نازک در صفحه X-Y برش می دهد. هر لایه روی لایه ی قبلی ساخته خواهد شد و در راستای محور Z روی هم قرار خواهند گرفت.

۴)   ساخت لایه به لایه قطعه

  دستگاه با ساخت هر لایه ی قطعه و قراردادن آن روی لایه ی ساخته شده قبلی، قطعه را لایه به لایه می سازد.  با توجه به نوع فرآیند افزایشی، روش ساخت هر لایه و همچنین ماده مورد استفاده برای ساخت ،متفاوت است. فرآیندهای افزایشی، بسته به روش انجام فرآیند، میتوانند قطعاتی از کاغذ، پلیمرها، پودر های فلزی یا کامپوزیت های فلزی تولید کنند.

۵)   پس پردازش قطعه‌

پس از ساخت، قطعه و ساپورت ها از روی ماشین برداشته می شوند. به منظور افزایش دقت ابعادی، صافی سطح مدل و یا دستیابی به ویژگی های مکانیکی و فیزیکی بهتر قطعه، عملیات پس پردازش روی قطعه انجام می شود. از عملیات های پس پردازش می توان فرآیندهای ماشینکاری، سند بلاست و انعقاد مجدد اشاره نمود. نوع و میزان عملیات پس پردازش، به نحوه ی تولید و کاربرد قطعه بستگی دارد.

 

فیلم مراحل نمونه سازی سریع

فیلم زیر مراحل ۱ تا ۳ این فرآیند رو نمایش میدهد.

 

 

 

فن آوری نمونه سازی سریع دارای کاربردهای گوناگونی در صنایع مختلف می باشد. از رایج ترین آنان می توان به ساخت مدل های مورد استفاده در صنایع هوافضا، خودروسازی و پزشکی اشاره نمود.به عنوان مثال استفاده از قطعات تولید شده با این روش، کمک های شایانی به کاهش صدمات ناشی از جراحی ها را در پی داشته است.

یک آزمایشگاه نمونه سازی سریع
یک آزمایشگاه نمونه سازی سریع

 

نمونه ای از این فرآیندها روش پرینت سه بعدی و استریولیتوگرافی است.

 

مزایای فرآیندهای نمونه سازی سریع

سرعت 

فرآیندهای نمونه سازی سریع،سریع اند!.یعنی زمان ساخت کوتاهی دارند.علاوه بر این، از انجا که برای ساخت هر قطعه، ابزار خاص یا طراحی حرکت خاص نیاز نیست، زمان انجام کار به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد.

پیچیدگی قطعه

از آنجایی که هیچ ابزار سازی خاصی نیاز نیست، سطوح پیچیده و ساختار های داخلی می تواند همزمان با ساخت قطعه مستقیما ایجاد شوند. همچنین پیچیدگی قطعه – نسبت به سایر فرآیندهای تولید- تاثیر کمی بر روی زمان ساخت دارد.

قابلیت تولید قطعات پیچیده در نمونه سازی سریع
قابلیت تولید قطعات پیچیده در نمونه سازی سریع

نوع ماده

در فرآیندهای تولید افزایشی، می توان قطعات پلاستیکی، فلزی، سرامیکی، کامپوزیت و حتی کاغذی ( با خصوصیاتی شبیه چوب ) ساخت. علاوه بر این بعضی از این فرآیندها می توانند یک قطعه که از چند ماده مختلف تشکیل شده را بسازند. یعنی هر قسمت قطعه را با یک ماده بسازند.

مناسب در تولید تکی یا تعداد محدود‌

سایر فرآیندهای سنتی برای تولید تکی و محدود، اقتصادی نیستند.چرا که با توجه به نیاز آن روش ها به ابزارسازی های مختلف و زمان تنظیم طولانی، هزینه ی اولیه ی تولید در آنها بالاست. در حالی که  فرآیندهای افزایشی با حداقل تنظیمات اولیه، قطعه را مستقیما از مدل CAD می سازند و بنابر این در تولید تکی هزینه ی اولیه برای ساخت هر قطعه بسیار کمتر است.

 

با وجود همه ی مزایای گفته شده، فرآیندهای افزایشی نمی تواند جای جای فرآیندهای سنتی را در همه ی کاربرد ها بگیرد و همچنان در موارد زیادی فرآیندهایی همچون ماشین کاری، قالب سازی و ریخته گری برتر اند.

 مواردی که فرآیندهای افزایشی کاربرد کمتری دارند:

 

قطعات بزرگ

هر چه قطعه کوچک تر باشد،فرآیندهای افزایشی به همان نسبت روش مناسب تری برای ساخت هستند.چرا که زمان ساخت در این فرآیندها، خیلی به اندازه قطعه وابسته است. قطعه ای که در صفحه X-Y بزرگتر است، زمان ساخت آن نیز بیشتر است. و هرچه ارتفاع قطعه (راستای Z ) بلندتر باشد، به تعداد لایه های بیشتری برای ساخت قطعه نیاز است. این در حالی است که در روش های سنتی رایج تولید، اینچنین نیست. زمان ساخت در فرآیندهای قالب گیری و ریخته گری وابسته به ضخامت قطعه و در ماشین کاری به جنس ماده و پیچیدگی قطعه وابسته است.

دقت بالا و پرداخت سطح عالی

در حال حاضر، فرآیندهای افزایشی نمی توانند از نظر دقت و پرداخت سطح با محصولات ماشین کاری شده، رقابت کنند. به همین علت، قطعات تولید شده به این روش، عموما- بسته به کاربرد- به فرآیندهای ثانویه احتیاج دارند.

تولید انبوه 

هرچند کارکردهای فرآیندهای افزایشی روز به روز گسترده تر می شود، اما همچنان در تولید انبوه، ریخته گری و قالب سازی ترجیح داده می شوند. زیرا در این فرآیندها،در تعدادهای خیلی زیاد،هزینه ی ابزارسازی هر قطعه در نهایت بسیار ناچیز تمام می شود و زمان چرخه ی تولید نیز کوتاه تر از فرآیندهای افزایشی است.

الزام دست یابی به ویژگی های دقیق ماده

  هرچند فرآیندهای افزایشی برای انواع متنوعی از مواد قابل استفاده اند، اما همچنان محدودیت های در انتخاب مواد وجود دارد. یعنی ممکن است تولید، دقیقا با ماده ای که خواص مطلوب را به دست می دهد، امکان پذیر نباشد. و یا بسته به روش ساخت، قطعه نهایی الزامات طراحی را به صورت دقیق برآورده نکند. آخر از همه آنکه، قیمت مواد مورد استفاده در فرآیندهای افزایشی از مواد رایج در فرآیندهای دیگر بیشتر است.

 

مراجع :

. مطالب نوشته شده در اینجا، عموما ترجمه ای از سایت custompartnet.com است. هچنین در نوشتن مطالب از کتاب “فن آوری نمونه سازی سریع “ تالیف دکتر جمال زمانی و مهندس هومن پرتوئی پور از انتشارات دانشگاه صنعتی خواجه نصیر و سایت ویکی پدیا کمک گرفته شده است.

بانك اهداكنندگان سلولهای بنیادی ایران 

یک نظر

  1. سلام
    ممنون بابت اطلاعاتی که تو سایت میزارید
    خدا قوت

پاسخ بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *


8 − = هفت

شما می‌توانید از این دستورات HTML استفاده کنید: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>