چرا نمونه سازي سريع؟
 

امروزه رمز موفقيت شرکت هاي طراح و سازنده، به روز نمودن به موقع محصولاتشان مي باشد. در بازار رقابتي امروز، نياز به ساخت محصولات جديد و جايگزيني با محصولات موجود به خوبي حس مي شود.
نمونه سازي سريع اولين و مهمترين قدم در اين راه است...
نمونه سازي سريع تکنولوژي نسبتاً جديدي است که در آن يک نمونه به صورت لايه لايه مستقيماً از روي فايل مدل سه بعدي آن ساخته مي شود. در اين روش هيچ محدوديتي از نظر شکل هندسي وجود نداشته و نمونه بدون نياز به هيچ قالب يا ابزاري با سرعت و دقت بسيار بالايي ساخته مي شود. کاربرد اصلي نمونه سازي سريع در زمينه طراحي مهندسي در صنايع مختلف به عنوان يکي از زنجيره هاي طراحي تا توليد محصولات جديد مي باشد.
پس از طراحي يک محصول، نمونه اي از طرح سريعاً ساخته شده و در اختيار تيم طراحي مهندسي قرار مي گيرد تا از جنبه هاي مختلف مورد ارزيابي قرار گيرد و پس از رفع ايرادات احتمالي و تأييد نهايي طرح، اقدام به توليد انبوه گردد. اين تکنولوژي در زمينه ساخت مدل هاي پزشکي، جواهر آلات ، ماکت سازي، هنر و معماري نيز کاربردهاي رو به گسترشي دارد.
از جمله ي اين کاربرد ها مي توان اين موارد را برشمرد:
کاربرد در صنعت: ساخت نمونه قطعات صنعتي در صنايع مختلف نظير: الکترونيک، خودرو، هوافضا، لوازم خانگي، اسباب بازي و ... جهت انجام تستهاي مختلف
کاربرد در طراحي صنعتي: ساخت نمونه اوليه از طرح محصول جديد در مراحل مختلف طراحي جهت بررسي از نظر زيبايي، ارگونومي، امکان سنجي توليد، بازار يابي و...
کاربرد در ماکت سازي: ساخت اجزاي ماکت هاي معماري، سازه، صنعتي، تأسيسات، نيروگاه و ... در مقياسهاي مختلف با هرگونه پيچيدگي و طرافت بصورت يکپارچه
کاربرد در جواهر سازي: ساخت مدل هاي جواهر آلات با دقت و ظرافت بالا و طبق سفارش مشتري جهت استفاده در فرآيندهاي ريخته گري
کاربرد در هنر و مجسمه سازي: ساخت انواع مجسمه، تنديس و قطعات تزئيني جهت فرآيندهاي ريخته گري
کاربرد در پزشکي: ساخت مدل بافت هاي سخت يا نرم، خارج کردن تومور، بازسازي دندان، ترميم استخوانهاي شکسته، ساخت پروتزها و ايمپلنتهاي سفارشي

مزاياي استراتژيک استفاده از نمونه سازي سريع:
 

کاهش زمان و هزينه سيکل طراحي تا توليد محصول جديد
افزايش سرعت طراحي محصول جديد و اعمال سريع اصلاحات
عرضه سريع محصولات جديد در بازار رقابتي
امکان بازار يابي محصول جديد قبل از توليد و کاهش ريسک توليد
امکان ساخت نمونه هاي پيچيده بدون هيچ گونه محدوديت در شکل هندسي
سرعت و راحتي فرآيند
دقت بالاي نمونه سازي

مقايسه با روش CNC
 

نمونه سازي سريع راه حلي براي تمام مسائل ساخت نيست. مزيت عمده نمونه سازي سريع در مقايسه با روش CNC امکان ساخت قطعات با هرگونه پيچيدگي شکل هندسي مي باشد. روش CNC يک تکنولوژي اقتصادي ، رايج و در دسترس مي باشد که امکان استفاده از هرنوع مواد در آن وجود دارد. در برخي روش ها دقت نمونه سازي سريع به خوبي روش CNC نيست.

دامنه مواد:
 

بسته به فرآيند هر روش، مواد محدودي قابل استفاده مي باشند.
مواد هاي گوناگوني با خواص مکانيکي متنوع براي هر روش به سرعت در حال گسترش و عرضه مي باشد.
دامنه مواد مورد استفاده عبارت است از پلاستيک ، فلز، کاغذ ، سراميک

اطلاعات ورودي:
 

فرمت هاي igs, stp, model, catpart و ...

مدل هاي حجمي:
 

Wire frame Surface, Solid,

دسته بندي روش ها:
 

معيارهاي مختلفي براي دسته بندي روش هاي نمونه سازي سريع وجود دارد.

دسته بندي بر اساس نوع ماده مورد استفاده:
 

روش هايي که از مايع استفاده مي کنند
روش هايي که از پودر استفاده مي کنند
روش هايي که از ماده جامد استفاده مي کنند
روش هاي متداول:
SLA (Stereo Lithography Apparatus)
SLS (Selective Laser Sintering)
FDM (Fused Deposition Modeling)
PolyJet (Polymer Jet Printing)
ThermoJet
3DP (3Dimensional Printing)
LOM (Laminated Object Manufacturing)
حال به توضيح روش هاي نمونه سازي سريع مي پردازيم و مزايا و معايت هر روش را مورد بررسي قرار مي دهيم:

مدل سازي سريع به روش SLA :
 

مراحل انجام کار به اين صورت است:
تابش باريکه ليزر روي سطح رزين مايع (فوتو پليمر)
پليمريزاسيون نوري رزين و جامد شدن لايه
چسبيدن لايه ها به يکديگر بدليل خاصيت خود چسبندگي مواد
ساخت ساپورت مشبک همزمان از همان ماده

مزاياي : SLA
 

اولين روش نمونه سازي سريع (سال 1986)
صافي سطح بالا
دقت بالا (0.1 mm)
حداقل ضخامت لايه 0.05 mm
امکان ساخت قطعات بزرگ
امکان استفاده از مواد شفاف
امکان تغيير رنگ محدوده خاصي از قطعه

معايب : SLA
 

خواص مکانيکي نسبتاً ضعيف
سرعت ساخت پايين
نياز به ساخت ساپورت
کثيفي کار با رزين مايع
پايداري ابعادي کوتاه مدت
نياز به عمليات تکميلي در دستگاه (PCA)
قيمت بالاي دستگاه
هزينه نسبتاٌ بالاي خدمات

مدل سازي سريع به روش SLS
 

مراحل انجام کار به اين صورت است:
پهن شدن يک لايه پودر ترموپلاستيک
پيش گرم پودر توسط هيتر تا دماي زير سينتر شدن
تابش باريکه ليزر روي سطح پودر گرم و اعمال توان حرارتي
جوش سطحي ذرات پودر (سينتر شدن)
بدون نياز به ساخت ساپورت

مزاياي : SLS
 

عدم نياز به ساپورت
خواص مکانيکي بالا (قطعات عملکردي)
تنوع مواد (پلاستيک – فلز – ماسه)
استفاده از مواد پلي آميد

معايب : SLS
 

صافي سطحي پايين
دقت 0.2 mm
نياز به سيکل خنک شدن
عدم توانايي ساخت قطعات ظريف
قيمت بالاي دستگاه
هزينه نسبتاً بالاي خدمات

مدل سازي سريع به روش مراحل انجام کار به اين صورت است:: FDM
 

تغذيه فيلامنت پلاستيکي به يک نازل
گرم شدن نازل و ذوب مواد
حرکت نازل در صفحه XY
خروج مذاب پلاستيک از نازل
سرد شدن مواد و تشکيل لايه
ساخت همزمان ساپورت متراکم

مزاياي : FDM
 

استفاده از مواد ABS ، پلي کربنات ، موم
استفاده بعنوان قطعات عملکردي
حل شدن ساپورت در حلال
پوليش پذيري مناسب
سادگي کار با دستگاه
بي صدا بودن و مناسب محيط اداري

معايب : FDM
 

کيفيت سطحي متوسط
ابعاد کوچک ساخت
نياز به ساخت ساپورت
سرعت نسبتاً پايين ساخت

مدل سازي سريع به روش : PolyJet
 

مراحل انجام کار به اين صورت است:
خروج رزين فوتوپليمر از هد دستگاه
تابش همزمان نور UV توسط لامپ
جامد شدن رزين و تشکيل لايه
ساخت همزمان ساپورت متراکم

مزاياي : PolyJet
 

نازک ترين ضخامت لايه (16 ميکرون) و صافي سطح عالي
قابليت ساخت جزئيات و ظرايف قطعات
دقت ساخت 0.1 mm
ساخت ديواره هاي نازک با حداقل ضخامت 0.6 mm
سرعت نسبتاً بالاي ساخت
امکان استفاده از مواد شفاف
ساخت قطعات از جنس مشابه ABSو PP

معايب : PolyJet
 

نياز به ساخت ساپورت
سختي خروج ساپورت
خواص مکانيکي متوسط
هزينه خدمات متوسط
ابعاد کوچک ساخت

مدل سازي سريع به روش : ThermoJet
 

مراحل انجام کار به اين صورت است:
خروج موم مذاب از هد دستگاه
سرد شدن موم و تشکيل لايه
فرز کاري سطح لايه براي رسيدن به ضخامت لايه مورد نظر
ساخت همزمان ساپورت متراکم

مزاياي : ThermoJet
 

ساخت مدل مومي جهت ريخته گري دقيق
صافي سطح مناسب
ابعاد دستگاه مناسب محيط اداري

معايب : ThermoJet
 

استحکام ضعيف قطعات مومي
ناپايداري در برابر حرارت
سرعت پايين ساخت
صداي فرز کاري
نياز به ساخت ساپورت

مدل سازي سريع به روش : (3 Dimensional Printing) 3DP
 

پهن شدن يک لايه گچ روي سطح
پرينت شدن چسب روي گچ
چسبيدن ذرات گچ و تشکيل لايه

مزاياي 3DP
 

عدم نياز به ساپورت
امکان استفاده از مواد رنگي همزمان
سرعت ساخت بالا
(5 تا 10 برابر ساير روشها)
هزينه پايين خدمات
(25% هزينه ساير روشها)
بازيافت مواد استفاده نشده

معايب 3DP
 

استحکام ضعيف قطعات
صافي سطح ضعيف
دقت متوسط
ابعاد کوچک ساخت

مدل سازي سريع به روش: LOM
 

مراحل انجام کار به اين صورت است
لايه گذاري کاغذ چسب دار
حرکت غلطک داغ روي کاغذ
فعال شدن چسب حرارتي و چسبيدن لايه کاغذ
برش مرز هاي مقطع مربوطه در صفحه XY
برش قسمتهاي اضافي کاغذ بصورت مربعي

مزاياي LOM
 

ظاهر شبه چوب
قابليت کار با مدل مشابه مدلهاي چوبي
مناسب براي قطعات حجيم و توپر
مناسب براي مدل هاي ريخته گري
عدم نياز به ساپورت

معايب LOM
 

استحکام ضعيف قطعات
ناپايداري در برابر رطوبت
دقت ابعادي ضعيف
نامناسب براي ديواره هاي نازک
صافي سطح پايين


منبع:تبيان زنجان
ارسال توسط کاربر محترم سايت : mohamadaminsh