روش های مدل سازی سريع یا rapid prototyping
چرا نمونه سازی سریع؟
نمونه سازی سریع اولین و مهمترین قدم در این راه است...
نمونه سازی سریع تکنولوژی نسبتاً جدیدی است که در آن یک نمونه به صورت لایه لایه مستقیماً از روی فایل مدل سه بعدی آن ساخته می شود. در این روش هیچ محدودیتی از نظر شکل هندسی وجود نداشته و نمونه بدون نیاز به هیچ قالب یا ابزاری با سرعت و دقت بسیار بالایی ساخته می شود. کاربرد اصلی نمونه سازی سریع در زمینه طراحی مهندسی در صنایع مختلف به عنوان یکی از زنجیره های طراحی تا تولید محصولات جدید می باشد.
پس از طراحی یک محصول، نمونه ای از طرح سریعاً ساخته شده و در اختیار تیم طراحی مهندسی قرار می گیرد تا از جنبه های مختلف مورد ارزیابی قرار گیرد و پس از رفع ایرادات احتمالی و تأیید نهایی طرح، اقدام به تولید انبوه گردد. این تکنولوژی در زمینه ساخت مدل های پزشکی، جواهر آلات ، ماکت سازی، هنر و معماری نیز کاربردهای رو به گسترشی دارد.
از جمله ی این کاربرد ها می توان این موارد را برشمرد:
کاربرد در صنعت: ساخت نمونه قطعات صنعتی در صنایع مختلف نظیر: الکترونیک، خودرو، هوافضا، لوازم خانگی، اسباب بازی و ... جهت انجام تستهای مختلف
کاربرد در طراحی صنعتی: ساخت نمونه اولیه از طرح محصول جدید در مراحل مختلف طراحی جهت بررسی از نظر زیبایی، ارگونومی، امکان سنجی تولید، بازار یابی و...
کاربرد در ماکت سازی: ساخت اجزای ماکت های معماری، سازه، صنعتی، تأسیسات، نیروگاه و ... در مقیاسهای مختلف با هرگونه پیچیدگی و طرافت بصورت یکپارچه
کاربرد در جواهر سازی: ساخت مدل های جواهر آلات با دقت و ظرافت بالا و طبق سفارش مشتری جهت استفاده در فرآیندهای ریخته گری
کاربرد در هنر و مجسمه سازی: ساخت انواع مجسمه، تندیس و قطعات تزئینی جهت فرآیندهای ریخته گری
کاربرد در پزشکی: ساخت مدل بافت های سخت يا نرم، خارج کردن تومور، بازسازی دندان، ترميم استخوانهای شکسته، ساخت پروتزها و ايمپلنتهای سفارشی
مزایای استراتژیک استفاده از نمونه سازی سریع:
افزایش سرعت طراحی محصول جدید و اعمال سریع اصلاحات
عرضه سریع محصولات جدید در بازار رقابتی
امکان بازار یابی محصول جدید قبل از تولید و کاهش ریسک تولید
امکان ساخت نمونه های پیچیده بدون هیچ گونه محدودیت در شکل هندسی
سرعت و راحتی فرآیند
دقت بالای نمونه سازی
مقایسه با روش CNC
دامنه مواد:
مواد های گوناگونی با خواص مکانیکی متنوع برای هر روش به سرعت در حال گسترش و عرضه می باشد.
دامنه مواد مورد استفاده عبارت است از پلاستیک ، فلز، کاغذ ، سرامیک
اطلاعات ورودی:
مدل های حجمی:
دسته بندی روش ها:
دسته بندی بر اساس نوع ماده مورد استفاده:
روش هایی که از پودر استفاده می کنند
روش هایی که از ماده جامد استفاده می کنند
روش های 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 توضیح روش های نمونه سازی سریع می پردازیم و مزایا و معایت هر روش را مورد بررسی قرار می دهیم:
مدل سازی سریع به روش SLA :
تابش باریکه لیزر روی سطح رزین مایع (فوتو پلیمر)
پلیمریزاسیون نوری رزین و جامد شدن لایه
چسبیدن لایه ها به یکدیگر بدلیل خاصیت خود چسبندگی مواد
ساخت ساپورت مشبک همزمان از همان ماده
مزایای : SLA
صافی سطح بالا
دقت بالا (0.1 mm)
حداقل ضخامت لایه 0.05 mm
امکان ساخت قطعات بزرگ
امکان استفاده از مواد شفاف
امکان تغییر رنگ محدوده خاصی از قطعه
معایب : SLA
سرعت ساخت پایین
نیاز به ساخت ساپورت
کثیفی کار با رزین مایع
پایداری ابعادی کوتاه مدت
نیاز به عملیات تکمیلی در دستگاه (PCA)
قیمت بالای دستگاه
هزینه نسبتاٌ بالای خدمات
مدل سازی سریع به روش SLS
پهن شدن یک لایه پودر ترموپلاستیک
پیش گرم پودر توسط هیتر تا دمای زیر سینتر شدن
تابش باریکه لیزر روی سطح پودر گرم و اعمال توان حرارتی
جوش سطحی ذرات پودر (سینتر شدن)
بدون نیاز به ساخت ساپورت
مزایای : SLS
خواص مکانیکی بالا (قطعات عملکردی)
تنوع مواد (پلاستیک – فلز – ماسه)
استفاده از مواد پلی آمید
معایب : SLS
دقت 0.2 mm
نیاز به سیکل خنک شدن
عدم توانایی ساخت قطعات ظریف
قیمت بالای دستگاه
هزینه نسبتاً بالای خدمات
مدل سازی سریع به روش مراحل انجام کار به این صورت است:: FDM
گرم شدن نازل و ذوب مواد
حرکت نازل در صفحه XY
خروج مذاب پلاستیک از نازل
سرد شدن مواد و تشکیل لایه
ساخت همزمان ساپورت متراکم
مزایای : FDM
استفاده بعنوان قطعات عملکردی
حل شدن ساپورت در حلال
پولیش پذیری مناسب
سادگی کار با دستگاه
بی صدا بودن و مناسب محیط اداری
معایب : FDM
ابعاد کوچک ساخت
نیاز به ساخت ساپورت
سرعت نسبتاً پایین ساخت
مدل سازی سریع به روش : PolyJet
خروج رزین فوتوپلیمر از هد دستگاه
تابش همزمان نور UV توسط لامپ
جامد شدن رزین و تشکیل لایه
ساخت همزمان ساپورت متراکم
مزایای : PolyJet
قابلیت ساخت جزئیات و ظرایف قطعات
دقت ساخت 0.1 mm
ساخت دیواره های نازک با حداقل ضخامت 0.6 mm
سرعت نسبتاً بالای ساخت
امکان استفاده از مواد شفاف
ساخت قطعات از جنس مشابه ABSو PP
معایب : PolyJet
سختی خروج ساپورت
خواص مکانیکی متوسط
هزینه خدمات متوسط
ابعاد کوچک ساخت
مدل سازی سریع به روش : ThermoJet
خروج موم مذاب از هد دستگاه
سرد شدن موم و تشکیل لایه
فرز کاری سطح لایه برای رسیدن به ضخامت لایه مورد نظر
ساخت همزمان ساپورت متراکم
مزایای : ThermoJet
صافی سطح مناسب
ابعاد دستگاه مناسب محیط اداری
معایب : ThermoJet
ناپایداری در برابر حرارت
سرعت پایین ساخت
صدای فرز کاری
نیاز به ساخت ساپورت
مدل سازی سریع به روش : (3 Dimensional Printing) 3DP
پرینت شدن چسب روی گچ
چسبیدن ذرات گچ و تشکیل لایه
مزایای 3DP
امکان استفاده از مواد رنگی همزمان
سرعت ساخت بالا
(5 تا 10 برابر سایر روشها)
هزینه پایین خدمات
(25% هزینه سایر روشها)
بازیافت مواد استفاده نشده
معایب 3DP
صافی سطح ضعیف
دقت متوسط
ابعاد کوچک ساخت
مدل سازی سریع به روش: LOM
لایه گذاری کاغذ چسب دار
حرکت غلطک داغ روی کاغذ
فعال شدن چسب حرارتی و چسبیدن لایه کاغذ
برش مرز های مقطع مربوطه در صفحه XY
برش قسمتهای اضافی کاغذ بصورت مربعی
مزایای LOM
قابلیت کار با مدل مشابه مدلهای چوبی
مناسب برای قطعات حجیم و توپر
مناسب برای مدل های ریخته گری
عدم نیاز به ساپورت
معایب LOM
ناپایداری در برابر رطوبت
دقت ابعادی ضعیف
نامناسب برای دیواره های نازک
صافی سطح پایین
منبع:تبيان زنجان
ارسال توسط کاربر محترم سایت : mohamadaminsh
/ج
