چاپگرهای سه بعدی (۳D Printer) تجهیزاتی هستند که با استفاده از آنها می‌توان از قطعات سه بعدی طراحی شده در کامپیوتر خروجی واقعی گرفت و آنها را نمونه سازی نمود . 

تکنولوژی پرینتر سه بعدی

تکنولوژی پرینتر سه بعدی

تکنولوژی پرینتر سه بعدی

چاپگرهای سه بعدی (۳D Printer) تجهیزاتی هستند که با استفاده از آنها می‌توان از قطعات سه بعدی طراحی شده در کامپیوتر خروجی واقعی گرفت و آنها را نمونه سازی نمود . 

فرایند نرم افزاری و سخت افزاری پرینتر های سه بعدی خیلی شبیه CNC های سه محوره است اما به جای روش کاهشی از روش افزایشی استفاده می کنند . نوک نازل اکسترودر های دستگاه ماده سازنده حجم را در لایه های قابل تنظیم در سه محور مختصاتی روی هم قرار می دهند . نمونه های متداول و به روز تر که خروجی بسیار مقاومی دارند، پلاستیک های صنعتی را به حالت نیمه مایع درآورده و بکار می برند . گرچه هدف نهایی این تکنولوژی در دسترس بودن آن برای همه و ساخت تقریبی همه چیز است اما محدودیت اصلی این چاپگرها هنوز ابعاد محدود کار و گران بودن مصالح مصرفی آنها است . نمونه هایی که با این روش ساخته می شوند نیز مانند خروجی ابزار های تراش امکان پرداخت شدن و قالب گیری برای تولید در تعداد زیاد را دارا می باشند .

در کنار شیوه های متعارف ساخت ، آینده ی طراحی در دست فن آوری و تکنولوژی هایی است که هنوز به صورت متن باز در حال گسترش اما به سرعت در حال همه گیر شدن است که یکی از فعالیت های ما در گروه صنعتی الکترومیکرو ، تحقیق و توسعه، طراحی ، پیاده سازی ، آموزش و البته عرضه ی این تکنولوژی ها در ایران است .

تاریخچه پرینتر های سه بعدی

اولین بار در اواخر دهه ی ۸۰ ( ۱۹۸۰ ) و اوایل دهه ی ۹۰ ( ۱۹۹۰ ) از فناوری محصولات افزودنی در ساخت نمونه سازی سریع استفاده شد . نمونه های اولیه به سازندگان اجازه می دهند پیش از تولید انبوه و عرضه محصول خود  ، با دقت بیشتری طراحی آن را بررسی و حتی کارایی آن را آزمایش کنند . به لطف این فناوری , مدت زمان مورد نیاز برای ساخت نمونه های اولیه که تا پیش از آن گاها تا چند ماه هم به طول می کشید به چند روز یا چند ساعت کاهش یافت .

در چاپگرهای سه بعدی خانگی، برای تولید محصولات از ذوب پلاستیک بهره می برند.  چاپگرهای سه بعدی صنعتی با قابلیت پرینت با استفاده از فلزات ، رزین های مایع ، خمیر سرامیک و حتی مواد خوراکی را نیز دارا می باشند .

کاربردها

امروزه مدلسازی سه بعدی در رشته های گوناگونی همچون قطعه سازی ، معماری ، طراحی صنعتی ، روباتیک ، صنایع هوافضا و … رایج است . این مدلسازی ها تا پیش از این به شکل تصاویر دو بعدی روی صفحه های نمایشگر یا روی کاغذ ارائه می شدند تا افراد با دیدن آنها درکینسبی  از آنچه طراحان در ذهنشان دارند بدست آورند .

لزوم بهره گیری از تکنولوژی نمونه سازی سریع از دیدگاه واحد فنی گروه صنعتی الکترومیکرو

تجسم (Visualization)

مهندسان و طراحان به هنگام تجسم فضائی و نقشه خوانی از قطعه و یا مجموعه ای با شکل هندسی پیچیده ممکن است گمراه شده و آن را نادرست تفسیر و تحلیل نمایند . این مشکل صرف نظر از میزان تجربه طراح ، حتی ممکن است با در دست داشتن مدل CAD قطعه نیز برطرف نشود . زیرا تجسم به حالت روانی و قدرت تخیل فرد مربوط می شود و ممکن است یک نقشه به چندین حالت تفسیر گردد و تصور درستی از طرح حاصل نشود . بخصوص زمانیکه قطعات پیچیده و مرکب مطرح باشند که در این حالت انسان در تجسم آنها با مشکلات زیادی روبرو خواهد شد. در این زمان است که ساخت یک مدل فیزیکی در اسرع وقت با استفاده از فنآوری نمونه سازی سریع و مشاهده آن از بروز چنین خطاهایی جلوگیری خواهد کرد .

تصحیح طرح (Verification)

با استفاده از فنآوری نمونه سازی سریع می توان بلافاصله پس از طراحی ، نمونه فیزیکی را چاپ کرده و آن را مشاهده و بررسی نمود و مورد ارزیابی قرار داد . از آنجا که هر طراح همیشه به دنبال کیفیت بهتر است، چنین نمونه ای می تواند برای تصحیح طراحی و ارزیابی ویژگی های مطلوب در محصول طراحی شده به کار گرفته شود. به طور خلاصه می توان گفت که در دست داشتن یک نمونه واقعی فیزیکی از جسم کمک شایانی به اطمینان بخشی طراحی، کاهش آزمون و خطا و در نهایت افزایش کیفیت بهره وری فرایند طراحی و تولید می نماید .

تکرار طراحی (Iteration)

تمامی فعالیت های طراحی دارای یک طبیعت تکرارهستند و طراحی مجدد (redesign) از کارهای همیشگی طراحان است . از آنجاییکه یک محصول معین ممکن است از ترکیب چند جزء توسط طراح تشکیل شده باشد ، می توان در یک روش آزمون و خطا و یا طراحی مجدد و یا بهره گیری از CAD در چندین حالت مختلف این اجزاء را با یکدیگر ترکیب نمود تا شکل هندسی موردنظر ایجاد شود . سپس آن را تحت آنالیز تنش ، نیرو  و … مورد ارزیابی و بررسی قرار داد . در صورتیکه مدل این محصول از روش سنتی ساخته شده باشد ، بعد از اتمام کار نمونه سازی ممکن است نتوان کوچکترین تغییراتی را در آن ایجاد کرد . اما با استفاده از فرآیند نمونه سازی سریع بعد از انجام این مراحل تکراری ، نمونه فیزیکی قابل لمس محصول برای بررسی در اختیار طراح قرار خواهد گرفت.

بهینه سازی (Optimization)

بهینه سازی طرح می تواند کارایی محصول ، کیفیت و قابلیت اطمینان آن را بهبود بخشد . فنآوری نمونه سازی سریع توام با تکنیک ها و نرم افزارهای قدرتمند طراحی و آنالیز ، این امکان را به طراح می دهد که بدون صرف هزینه های گزاف جهت ساخت قالب و نمونه و بدون اتلاف وقت و با دقت بسیار بالا طرح خود را آنالیز و بهینه نماید . چنین نمونه ای می تواند برای اصلاح و بهینه سازی طراحی و ارزیابی ویژگی های مطلوب در محصول طراحی به کار گرفته شود . به طور خلاصه می توان گفت که در دست نگه داشتن یک نمونه فیزیکی از محصول کمک شایانی به افزایش کیفیت و بهره وری فرآیند طراحی و تولید مینماید .

آزمایش های عملکردی (Functional Tests)

با استفاده از فنآوری نمونه سازی سریع نمونه فیزیکی قابل لمس از محصول در اختیار طراح قرار خواهد گرفت. بنابراین امکان انجام آزمایش های عملکردی مانند مونتاژپذیری ، سهولت تولید و آسانی تعمیر و نگهداری در مورد محصول طراحی فراهم می گردد و از این طریق هزینه های طراحی و نیز تولید کاهش می یابد .

ساخت نمونه واقعی (Fabrication)

بعد از اتمام مراحل تجسم، تحقیق، تکرارپذیری، بهینه سازی، مونتاژپذیری و ساخت مدل اولیه به دنبال ساخت یک نمونه واقعی از محصول نهایی خواهیم بود . در این راستا تکنیکهای زیادی موجود هستند که به طور موفقیت آمیزی برای دستیابی از یک نمونه RPM به یک قطعه دارای عملکرد واقعی (FTM) با یک روش نسبتاً سریع و کم هزینه استفاده می کنند . بعضی از این تکنیک ها عبارتند از ، ریخته گری خلایی ، قالبگیری با رزین های قابل انتقال ، استفاده از قطعات ماهیچه ای یونیلیت و … لذا تحقِیقات زیادی جهت بکارگیری این فنآوری در تولید سریع یک نمونه واقعی از محصول برای ارسال به بازار انجام شده است . برای آنکه طراح بتواند مدل فیزیکی قطعه طراحی شده را لمس کند و اشکالات آن را برطرف نماید همچنین شرایط مونتاژی قطعه نیز بررسی گردد از روش های نمونه سازی سریع جهت ساخت نمونه اولیه قطعه با مواد خاصی استفاده می شود .

ورودی نرم افزار دستگاه

فایل ورودی نرم افزار دستگاه های نمونه سازی سریع ، بایستی بصورت کاملا  solid باشد که برای ایجاد چنین فایلی ، می توان از تمام نرم افزارهای سه بعدی ساز متداول همچون  Solid work  ، Catia ، Mechanical  و  … استفاده نمود . در این نرم افزارها، قطعه بصورت کاملا حجم دار  (با سطوح کاملا بسته) طراحی شده و از طرح آماده شده ، خروجی STL یا  OBJ و یا … گرفته می شود .

 

کیفیت قطعات ساخته شده به عوامل متعددی بستگی دارد که عبارتند از :

۱-      مواد استفاده شده (ABS و PLA و NYLON و PVA )

۲-      ابعاد میزکار

۳-      نحوه و تکنیک های اسلایس کردن ( برش لایه ها )

۴-      ساخت نگهدارنده

۵-      چسبیدن قطعه به میز کار

۶-      ارتفاع لایه ها

۷-      سرعت و دقت حرکت دستگاه و اکسترودر ها

۸-      دمای میز کار و نازل

۹-      قطر نازل

۱۰-  تعداد اکسترودرها

درباره webmaster

ارسال دیدگاه

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

طراحی سایت