ماشین‌های نمونه سازی سریع چه هستند

مترجم: حمید وثیق زاده انصاری

نمونه سازی سریع یک اختراع کاملاً جدید است. اولین دستگاه در اواخر دهه 1980 به بازارها رسید. پروسه اولیه نمونه سازی سریع نام خود را از فعالیت‌ها و هدفی که ماشین‌های اولیه برای آنها مورد استفاده قرار می‌گرفتند اتخاذ کرد.
 

نمونه سازی سریع به اشیاء فیزیکی اشاره دارد که به طور خودکار با کمک تکنولوژی ساخت افزودنی ساخته می‌شوند. در روزهای اولیه‌ی خود، در تولید مدل‌ها و قطعات نمونه اولیه کاربرد داشت.
اما امروزه، با پیشرفت تکنولوژی، نمونه سازی سریع برای بسیاری از برنامه‌های کاربردی که شامل قطعات تولیدی با کیفیت می‌شوند به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، تولید این قطعات با کیفیت از لحاظ تعداد، بسیار اندک است.
به غیر از برنامه‌های صنعتی، از آن همچنین در مجسمه سازی استفاده می‌شود. استفاده از نمونه سازی سریع در مجسمه سازی برای تولید نمایشگاه‌های هنرهای زیبا است.
نمونه سازی سریع، همان طور که قبلاً ذکر شد، شامل استفاده از تکنولوژی ساخت افزودنی است که در واقع طرح‌های مجازی را از طریق طراحی کامپیوتری (CAD) یا نرم افزار مدل سازی انیمیشن (AMS) می‌گیرد.
این طرح‌ها به علاوه  به سطح مقطع‌های نازک، مجازی، افقی تبدیل می‌شوند و سپس روند ایجاد لایه‌های پی در پی ادامه می‌یابد تا مدل کامل شود. با تکمیل مدل، ممکن است دریابیم که مدل مجازی تقریباً مشابه مدل فیزیکی است. نمونه سازی سریع، شامل استفاده از تکنولوژی ساخت افزودنی است که در واقع طرح‌های مجازی را از طریق طراحی کامپیوتری (CAD) یا نرم افزار مدل سازی انیمیشن (AMS) می‌گیرد.

در این جا، یک فرآیند به نام WYSIWYG (چیزی که شما می بینید چیزی است که شما می‌گیرید) رخ می‌دهد، که در آن محصول نهایی همان تصویر ایجاد شده است. هنگامی که لایه‌های مربوط به سطح مقطع مجازی از CAD شکل گرفتند، به صورت خودکار به هم متصل می‌شوند یا در هم ترکیب می‌شوند تا شکل نهایی را تولید کنند. ساخت مواد افزودنی این مزیت را دارد که با آن می‌توان هر شکلی را ایجاد کرد.
 

نرم افزار CAD و دستگاه نمونه سازی سریع با یک رابط داده‌ای که فرمت فایل STL نامیده می‌شود، به هم وصل می‌شوند.
 این فرمت فایل STL تقریب به یک شکل از یک بخش یا کل مجموعه را با استفاده از سطوح کوچک مثلثی ممکن می‌سازد. هر چه این سطوح مثلثی کوچکتر باشند، سطح کلی کیفیت بالاتری خواهد داشت.
در واقع باید کلمه سریع را به معنای "نسبی" در نظر گرفت، زیرا فرآیند ساخت مدل با روش‌های معاصر می‌تواند مدت زیادی طول بکشد، که می تواند چند ساعت تا چند روز باشد. این در واقع بستگی به پیچیدگی و اندازه مدل دارد. روش استفاده شده در اینجا نیز نقش مهمی ایفا می‌کند.
هرچند سیستم‌های افزودنی به کار گرفته می‌شوند، گاهی اوقات نوع ماشینی که استفاده می‌شود نیز بر زمان مورد نیاز برای ایجاد یک مدل جدید تأثیر می‌گذارد. حتی در این جا، اندازه و تعداد مدل‌هایی که قرار است ایجاد شوند نقش مهم یکسانی را ایفا می‌کنند.
تکنیک‌های دیگری نیز وجود دارد که در ساخت قطعات مورد استفاده قرار می‌گیرند. تکنیک استفاده شده در ساخت فرم جامد آزاد شامل استفاده از دو متریال در ساخت قطعات می‌شود. یکی از آنها متریال ساختمانی آن بخش است و دیگری متریال تکیه‌گاه است. استفاده از متریال تکیه‌گاه برای فراهم کردن تکیه‌گاه برای قسمت‌های بیرون زده در خلال ساخت و ساز است.
در صورت تولید محصولات پلیمری با مقادیر بالاتر، به کار گرفتن پروسه‌ای به نام قالب گیری تزریقی سنتی از لحاظ هزینه شدنی‌تر است، اما وقتی که به قطعات تولیدی در حجم‌های کوچکتر می‌رسیم، استفاده از افزودنی‌ها بیشتر توصیه می‌شود و مقرون به صرفه است.
 

این تکنولوژی شامل استفاده از لیزر قدرت بالا، از طریق استفاده از یک ماشی SLS، برای ترکیب و امتزاج ذرات کوچک از پلاستیک، فلز و غیره به توده‌ای است که نمایانگر یک جسم سه بعدی مطلوب است. این تکنیک تولید افزودنی است. مواد مورد استفاده در این تکنیک، پودرهای فلزی و ترموپلاستیک‌ها هستند.
 

این تکنولوژی ساخت افزودنی در اواخر دهه 1980 توسط S. Scott Crump اختراع شد و برای برنامه‌های کاربردی مانند مدل سازی، نمونه سازی و تولید استفاده می‌شود. این تکنولوژی شامل استفاده از فلزات زود گداز و ترموپلاستیک‌هاست.
 

این روش نیز یک تکنولوژی ساخت افزودنی است و در آن برای تولید مدل‌ها، الگوها و غیره از دستگاه استریو لیتوگرافی استفاده می‌شود. فوتوپلیمر ماده اصلی مورد استفاده در این تکنیک است.
 

مواد کاغذی مواد اساسی‌ای است که در این تکنولوژی استفاده می‌شود. در این روش، ورقه های چسب اندود پلاستیکی، کاغذی یا فلزی در هم جوش داده می‌شوند و با کمک چاقو یا کاتر لیزری تا به دست آمدن شکل مورد نظر برش داده می شوند.
 

این هم یک تکنولوژی ساخت افزودنی است و شامل استفاده از مواد مختلف می‌شود. در این تکنولوژی، لایه های متوالی مواد، یک شیء سه بعدی را ایجاد می‌کنند. در واقع گفته می‌شود تکنولوژی چاپ سه بعدی در مقایسه با دیگر تکنولوژی‌های ساخت افزودنی، ارزان تر، آسان‌تر برای استفاده و سریع‌تر است. نمونه سازی سریع، در حال حاضر در حال ورود به مرحله ساخت سریع است، که در مقایسه با ماشین‌های نمونه سازی سریع پیشرفته‌تر است، به گونه‌ای که می‌توان از آن برای ساخت محصولات بزرگ استفاده کرد.
اگرچه برنامه‌های تولیدی در حقیقت تحت تأثیر فن آوری‌های ساخت افزودنی قرار دارند، اما چاپ سه بعدی دارای توانایی بالایی برای اثبات مفید بودن در برنامه‌های تولیدی است.
نمونه سازی سریع، در حال حاضر در حال ورود به مرحله ساخت سریع است، که در مقایسه با ماشین‌های سریع نمونه سازی پیشرفته‌تر است، به گونه‌ای که می‌توان از آن برای محصولات بزرگ استفاده کرد. این یک تکنیک فراوری افزودنی است که برای تولید اشیاء جامد اعمال می‌شود. 
این پروسه شامل تحویل پی در پی انرژی و مواد (گاهی اوقات ممکن است مواد، مورد استفاده قرار نگیرند) به نقاط مشخص شده‌ای در فضا، به منظور تولید یک بخش خاص است. ساخت سریع، یک مرحله پیشرفته از این تکنولوژی است.
 
برگرفته از سایت Techspirited