نمونه سازی سریع

Rapid Prototyping

در طی سالیان متمادی، صنعتگر و مصرف کننده در یک نکته به اشتراک رسیده اند که انتظار سطح بالایی از کیفیت و اطمینان محصول داشته باشند. برای آنکه بتوان در سطح جهانی قابلیت رقابت داشت، کمپانیها بطور ممتد تحت فشار برای ارائه محصولات و فرایندهای جدید به بازار مصرف در زمان کوتاهتر و در عین حال با کیفیت و عملکرد بالاتر هستند. آنچه که از اهمیت ویژه ای برخوردار است، اطمینان از انطباق دقیق قطعات برای تولید یک محصول جدید و حصول مشخصه های اولیه آن در کوتاهترین زمان ممکن می باشد. این انتظارات با بکارگیری روشهای سنتی که در طی سالها، حداکثر توان خود را نشان داده اند، امکانپذیر نیست و مستلزم به خدمت گرفتن فناوریهای پیشرفته ساخت جهت افزایش قابلیت، کیفیت و سرعت است. از سوی دیگر، توسعه های صنعتی همواره توام با ظهور اختراعات و نوآوریهای جدید بوده اند. در این میان، فاصله زمانی بین اولین محصول عملیاتی حاصل از اختراع و یا نوآوری از یک سو، و کاربرد گسترده ‏و فزاینده ‏آن محصول جدید در صنعت از سوی دیگر، برای هر محصول متفاوت است و به عوامل متعددی بستگی دارد. در مورد فناوری نمونه سازی سریع، اولین نتایج تحقیقات در این ارتباط در سال 1982 ‏به چاپ رسید، و کاربرد صنعتی آن در سال 1989 ‏ با سیستم استریولیتوگرافی از کمپانی 3D Systems در ایالت کالیفرنیای آمریکا آغاز گردید. تا پایان سال 2004 ‏، بیش از 30 ‏ نوع مختلف از این دستگاه های نمونه سازی سریع بصورت تجاری در دسترس قرار گرفته اند و بیش از 270 ‏ راهکار و دستورالعمل بعنوان اختراع ثبت شده ‏اند. این آمارها نشان دهنده توسعه فعال و دینامیک در عرصه تکنولوژیهای نوین ساخت می باشند.
نمونه سازی سریع كه اختصارا آن را RP مي نامند، نامی برای مجموعه ای از تکنولوژی هایی است که برای ساختن اجسام فیزیکی، بطور مستقیم از داده های CAD ، بکار برده می شوند. این روش ها از این جهت که مواد را لايه به لايه اضافه می کنند و اين لايه ها را پیوند می دهند، منحصر بفرد هستند. این سیستم ها با نام های کلی دیگری مانند SSF) Solid Freeform Fabrication) یا FFF) Freeeform Fabrication) و یا ساخت و تولید لایه ای نیز شناخته می شوند.
تکنولوژی های افزایشی امروزه در بسیاری از کاربرد ها دارای مزایای زیادی در مقایسه با تکنولوژی های کاهشی سنتی مانند تراشکاری و فرزکاری هستند. در زير به برخي از اين مزايا اشاره مي كنيم :
* قطعات فارغ از هر پیچیدگی یا ظرافت هندسی بدون نیاز به تنظیمات خاص ماشین ابزار می توانند ساخته شوند.
* سيستم‌های نمونه‌سازی سريع، ساخت قطعات پيچيده را در يك فرايند قابل كنترل، پيشتاز و نسبتا سريع خلاصه می‌كنند. اين مزايای منحصر به فرد استفاده گسترده آنها را بوسيله مهندسان بعنوان راهی برای كاهش زمان تحويل به بازار، شناخت بهتر و مكاتبه طرح‌های قطعات باعث شده است. جراحان، آرشيتكت‌ ها و افرادی از تخصص‌های ديگر هم‌ می توانند از اين تكنولوژی استفاده كنند.
همانطور كه مي دانيد وقتي مي خواهيم يك ماده را به شكل مورد نظر در بياوريم يكي از روشها برش ماده يا برداشت براده از قطعه خام مي باشد كه آنها را فرايندهاي ماشينكاري مي نامند. حالا اگر اين عمل را عكس كنيم، يعني فر ايند ساخت قطعه به روش افزودن ماده باشد آنرا فرايند نمونه سازي سريع مي گويند كه امروزه با اين روش مي توان مدلهاي ريخته گري، مدلهاي فروش، مدلهاي تجسمي و تبليغاتي را ساخت. اين روش باعث شده هزينه ساخت مدل به شدت كاهش پيدا كند و حتي روشهايي به وجود آمده كه مي توان نه صرفا مدل اوليه بلكه قطعه نهايي را بر طبق اسلوب اين روش ساخت.
بنابراين مي توان انتظار داشت پيچيده ترين قطعات را با اين روش بتوان ساخت. در واقع در اين روش هر بار لايه اي با ضخامت دلخواه بر روي لايه قبل قرار مي گيرد. بنابراين اگر با يك دستگاه فرز و سنگ هم همراه شود رقيبي ندارد و با آن مي توان قطعات بسيار پيچيده را ارزان و سريع ساخت.
فرايند نمونه سازي سريع يا ساخت سريع خود به انواع زيادي تقسيم مي شود. يكي از اين روشها SDM است كه با آن مي توان مثلا مدلهاي ريخته گري دقيق با موم را بسيار سريعتر و ارزانتر ساخت.
بعضي از روشهاي ساخت قطعات موتور كه قبلا انحصاري بود مثل پمپ سوخت موشكهاي قاره پيما با اين روش (كه با يك فرز پنج محوره همراه شده) به آساني ساخته مي شود.
ولي روش نمونه سازي سريع(Rapid Prototyping) با روش ساخت سريع(Rapid Manufacturing) تفاوتي اساسي دارد و آن اين است كه در نمونه سازي معمولا ماسه هاي حساس به نور يا رزين هاي فتو پليمر و.. در معرض نور(ليزر يا اشعه UV) يا حرارت، جامد شده و به شكل مورد نظر در مي آيند كه پس از عمليات پخت و پرداخت نهايي مورد استفاده قرار مي گيرند. ولي در ساخت سريع با اين روش يك نازل ماده ي مورد نظر رابه كمك اشعه ليزر ذوب مي كند و مي پاشد و با پاشش لايه به لايه شكل مورد نظر درست مي شود و سپس يك فرز يا سنگ عمليات پر داخت نهايي را انجام مي دهند. اين روش به هيچ وجه در خواص فيزيكي مورد نظر براي قطعه تغييري ايجاد نمي كند. نام اين روش LENS مي باشد.
چند شركت ايراني توانسته اند انواعي از اين دستگاهها را وارد كنند ولي در كشورهاي غربي حتي دانش آموزان هم مي توانند با اين دستگاهها كار كنند و پرينترهايي(3D Printing) با همين روش به بازار آمده كه مديران مي توانند در محل دفترشان نصب كنند و از مدلهاي ‍CAD، مستقيما مدل سه بعدي را بسازند.
در اين مبحث حرف هاي بسيار براي نگاشتن و خواندن وجود دارد، در ارتباط با انواع روش ها و مكانيزم هاي نمونه سازي سريع و مزايا و معايب هركدام، انواع دستگاه هاي مورد استفاده، انواع مواد اوليه مورد استفاده، كاربرد هاي گوناگون و موثر اين تكنولوژي در زمينه ها و رشته هاي مختلف، كاربرد RP در قالبگيري سريع(Rapid Tooling)، ساخت سريع(Rapid Manufacturing) و ....

امیدوارم از مطالب استفاده کرده باشید.

منبع : www.tafda.org