PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : نمونه سازی سریع (rp)



hossien
14th April 2009, 07:21 PM
به نام خدا
در چند سری شما را با نمونه سازی سریع آشنا می کنم . امیدوار توانسته باشم کمکی کرده باشم.

مقدمه
در طي ساليان متمادي صنعتگر و مصرف کننده در يک نقطه به اشتراک رسيده­اند که انتظار سطح بالايي از کيفيت و اطمينان محصول داشته باشند. براي آنکه بتوان در سطح جهاني قابليت رقابت داشت کمپاني ها بطور ممتد تحت فشار براي ارائه محصولات و فرآيندهاي جديد به بازار مصرف در زمان کوتاه تر و در عين حال با کيفيت و عملکرد بالاتر هستند. آنچه که از اهميت ويژه­اي برخودار است اطمينان از انطباق دقيق قطعات براي توليد يک محصول جديد و حصول مشخصه­هاي اوليه آن در کوتاهترين زمان ممکن مي­باشد.
اين انتظارات با به کارگيري روش هاي سنتي که در طي سال ها حداکثر توان خود را نشان داده­اند امکان­پذير نيست و مستلزم به خدمت گرفتن فناوري هاي پيشرفتة ساخت جهت افزايش قابليت ، کيفيت و سرعت است.
از سوي ديگر توسعه­هاي صنعتي همواره توأم با ظهور اختراعات و نوآوري هاي جديد بوده­اند در اين ميان فاصلة زماني بين اولين محصول عملياتي حاصل از اختراع و يا نوآوري از يک سو، و کاربرد گسترده و فزايندة آن محصول جديد در صنعت از سوي ديگر، براي هر محصل متفاوت است و به عوامل متعددي بستگي دارد.
در مورد فناوري نمونه­سازي سريع اولين نتايج تحقيقات در اين ارتباط در سال 1982 به چاپ رسيد و کاربرد صنعتي آن در سال 1989 با سيستم استريوليتوگرافي از کمپاني 3D systems در ايالت کاليفرنياي آمريکا آغاز گرديد. تا پايان سال 2004 بيش از 30 نوع مختلف از اين دستگاههاي نمونه­سازي سريع به صورت تجاري در دسترس قرار گرفته­اند و بيش از 270 راهکار و دستورالعمل به عنوان اختراع ثبت شده­اند اين آمارها نشان دهندة توسعة فعال و ديناميک در عرصة تکنولوژي هاي ساخت نوين مي­باشند.
1ـ نگاه کلي به مدل­سازي سريع
اصطلاح مدل­سازي سريع (PR) مربوط به طبقه­اي از تکنولوژي است که مي­تواند به طور اتوماتيک مدل­هاي فيزيکي را از اطلاعات طراحي به کمک کامپيوتر (CAD) بسازد. اين چاپگرها سه بعدي به طراحان اجازه مي­دهد که سريعاً الگوي اوليه محسوس از طراحي­يشان خلق کنيد و نه فقط يک تصوير دو بعدي، اين مدلها متعددي دارند. آنها کمکهاي تصويري براي ارتباط ايده­ها با همکاران و بيشتريان فراهم مي­کنند. به علاوه مدل­ها براي آزمايش طراحي نيز استفاده دارند. مثلاً مهندس هوا فضا ممکن است از ورقة هوائي در تونل باد بالا رود تا نيروهاي بالا کشنده و کششي را اندازه­گيري کند. طراحان همواره از مدلهاي استفاده کرده­اند با RP به آنها امکان مي­دهد که سريعتر و با هزينه کمتري ساخته شوند علاوه بر مدل­ها تکنيک­هاي PR نيز مي­توانند براي ابزاربندي استفاده شوند (که به آن ابزار بندي سريع گفته مي­شود) و همين طور جهت قطعات با کيفيت (مونتاژ سريع) استفاده مي­شوند، براي خطوط توليد کوچک و اشياء پيچيده مدل سريع 3 تا 72 ساعت وقت لازم دارد که بستگي به اندازه و پيچيدگي شئي دارد. اين ممکن است کند به نظر برسد اما خيلي سريعتر از هفته­ها و ماهها که براي روش سنتي مانند ماشين­سازي لازم است مي­باشد.
اين صرفه­جوئي زياد در وقت به سازندگان امکان مي­دهد که کالا را زودتر و ارزانتر به بازار عرضه کنند. در سال 1994 Whitbey ,pratt و رتبة بزرگي کاهش هزينه) و صرفه­جوئي در وقت در حدود 70 تا 90 درصد دست پيدا کردند. اين کار به کمک مدل­سازي در فرايند ريخته­گري انجام شد.
حداقل 6 تکنيک مدل سريع و به طور تجاري در دسترس است که هرکدام نقاط قوت خود را دارد. از آنجائيکه اين تکنولوژي­ها به نحوه فزاينده در موارد غير مدل­سازي استفاده دارند تکنيک­ها بطور کلي ساختن شکل غير جامد مونتاژ اتوماتيک با کامپيوتر با مونتاژ لايه­اي ناميده مي­شود. اصطلاح آخري توصيف فرايند مونتاژ مورد استفاده توسط تکنيک­هاهي تجاري مي­باشد.
يک بسته نرم­افزاري مدل CAD را به تعدادي لاية (0.1mm) برش مي­دهد که بعداً يکي روي ديگري ساخته شود. يک فرايند "افزودني" است که لايه­هاي موم يا پلاستيک را ترکيب مي­کند تا يک شکل توپر ايجاد کند. برعکس اکثر تکنيکهاي ماشين­سازي (آسيا، حفاري، سابيدن و...) فرايندهاي کاهشي هستند که مواد را از يک بلوک جامد برمي­دارند. ماهيت افزودني RP به آن امکان مي­دهد که اشيائي با اشکال داخلي پيچيدهد ايجاد مي­کند که با روش ديگر غير ممکن است
البته مدل­سازي سريع کامل نيست، حجم قطعه محدوده به 0.125 مترمکعب يا کمتر است که بستگي به فرايندهاي مدل ساز دارد.
مدل سازي فلزي مشکل است هر چند در آينده وضع تغيير خواهد کرد. براي قطعات فلزي يا اشياء ساده تکنيک­هاي ساختن مرسوم معمولاً اختصاري­ترند صرف نظر از اين محدوديت­ها مدل­سازي سريع يک تکنولوژي قابل توجه است که فرايند مونتاژ را متحول مي­کند.
2ـ مراحل اساسي
هرچند تکنيک­هاي متعد و موجود است، همه فرايندهاي پنج مرحلة اساسي مشابهي را بکار مي­برند. اين مراحلي عبارتند از:
1ـ يک مدل CAD از طراحي ايجاد ميکنند.
2ـ مدل CAD را به فرمت STL تبديل مي­کنند.
3ـ فايل STL را به لايه­هاي مقطعي نازک مي­برند.
4ـ مدل را لايه به لايه روي هم مي­سازند.
5ـ مدل را شروع و تمام مي­کنند.
ايجاد مدل CAD: ابتدا شيء مورد نظر با کمک نرم­افزار (CAD) طراحي به کمک کامپيوتر مدل­سازي مي­شود. مدل­ساز جامد مانند Pro/ENGINEER مي­خواهد يک شئي سه بعدي را دقيق­تر از مدل­ساز سيمي (فريمي) مانند اتوکد بسازد و بنابراين نتيجه بهتر دارد. طراح مي­تواند از يک فايل CAD موجود استفاده کند يا يک نمونه براي مقاصد مدل سازي ايجاد کند. اين مراحل براي همة تکنيک­هاي ساخت RP مشابه است.
تبديل به فرمت STL: بسته­هاي SAD متعددي از الگوريتم­هاي مختلفي استفاده مي­کنند تا شيء توپر را نشان دهند. براي داشتن ثبات (هماهنگي) فرمت STL (استريوليتوگرافي، اولين تکنيک­ RP) به عنوان استاندارد صنعت مدل­سازي سريع استفاده شده است. مرحله دوم بنابراين اين است که فايل ـ CAD را به فرمت­ STL تبديل کند. اين فرمت يک سطح سه بعدي به عنوان مونتاژ مثلث­هاي پلانار بمانند تراش­هاي يک جواهر بريده شده نشان مي­دهد. فايل در بردارنده مختصات رأس و جهت حالت نرمال خارجي هر مثلث است از آنجائيکه فايل ـ STL از عناصر پلانار استفاده مي­کند آنها نمي­توانند دقيقاً سطوح منحني را نمايش دهند. با افزايش تعداد مثلث­ها شبيه­سازي را بيشتر مي­کند اما باعث افزايش اندازة فايل مي­شود فايل­هاي پيچيده بزرگ نيازمند زمان بيشتر براي پيش پردازش و ساختن است. بنابراين طراح بايد دقيق بودن را با قابليت کنترل متعادل کند تا يک فايل STL مفيد ايجاد کند. چونکه فرمت STL جهاني است اين فرايند در همة تکنيکهاي ساختي PR مشابه است.
برش فايل STL: در مرحلة سوم يک برنامة پيش پردازش فايل STL را براي ساختن فراهم مي­کند. برنامه­هاي متعددي در دسترس هستند و اغلب به کاربر اجازه مي­دهند که اندازه جا و جهت مدل را تنظيم کند. جهت­گيري اهميت زيادي دارد. اول به خاطر اينکه خواص مدل­سازي سريع از يک جهت مختصات به ديگري متفاوت است.
براي مثال مدل­ها معمولاً در جهت (عمودي) Z نسبت به نقشه X-Y از دقت کنند برخوردارند وضعيف­ترند. به علاوه جهت­گيري قطعه نسبت به نقشه X-Y ميزان زمان مورد نياز براي ساختن مدل را نسبتاً کاهش مي­دهند. قرار دادن بعد کوتاه­تر در جهت Z تعداد لايه­ها را کمتر مي­کند و زمان ساخت را نيز کاهش مي­دهد. نرم­افزار پيش پردازش مدل STL را به مقداري از لايه­ها از 0.01mm تا 0/7mm بسته به تکنيک ساختن برش مي­دهد. برنامه ممکن است ساختار کمکي ايجاد کند تا از مدل در حين ساخت مراقبت کند. مراقبت­هاي براي اشکال ظريف مانند برجستگيهاي فرورفتگي­هاي دروني و بخشهاي با ديوارة نازک مفيداند هر سازندة با ماشين PR از نرم­افزار پيش پردازش خصوصي (تجاري) خود استفاده مي­کند.
ساختن لايه به لايه: مرحلة چهارم ساختن قطعه است با استفاده از تکنيکهاي متعدد (که در بخش بعد تشريح مي­شود) ماشين­هاي PR يک لايه در يک زمان از پليمرها، کاغذ يا فلز پودر شده مي­سازند.
بيشتر ماشين­ها خودمختار هستند و بعد اختلاف انساني کمتري نيازمندند .
تميز کردن و خاتمه: مرحلة نهايي مرحله بعد از پردازش است که شامل برداشتن مدل از ماشين و جدا کردن هرگونه حائل است، برخي از مواد حساس به نور لازم است قبل از استفاده دقيقاً به عمل آورده شوند. نمونه­ها ممکن است همچنين نيازمند کمي تميز کردن به عمل آوردن سطل باشند ماسه ريزي، سياه کردن يا رنگ کردن مدل ظاهر آن و دوام آن را زيادتر مي­کند.
انتخاب رزين براي ساختن قالب
رزين براي ساختن قالب از نوع مصارف عمومي است اما مهمتر از آن، سخت بودن آن است. ما رزين براي قالب­سازي داريم ما همة انواع قالب­ها و نمونة ريخته­گري را در اينجا داريم. اين رزين­ها براي کاربرد شکل دقيق Fit form نيز عالي هستند. Quick cast يک فرايند تجاري سيستم سه بعدي است که ايجاد ريخته­گري بدنه به طور مستقيم را با استفاده از استريوليتوگرافي Quick cast يک فراينده است و نه يک رزين. روش Quick cast (قالب ريزي سريع) به شما امکان مي­دهد که الگوهاي رزين با دقت بالا را در استريوليتوگرافي بسازيد و مراحل ابزاربندي پرهزينه را حذف کنيد. اين روش توليد سريع مقادير کم اجزاء فلزي را در زمان کمتر از روش سنتي ممکن مي­سازد.
به جاي اينکه اجزاء SLA کاملاً جامد باشد، Quick cast 95 درصد از توده دروني قطعه را حذف مي­کند. اين با به عمل­آوردن فقط سطح خارجي و ساختار شبکه دروني ايجاد­پذير است. سوراخ­ها در ته قطعه به رزين­هاي به عمل نيامده امکان مي­دهد از قطعه خارج شوند. نتيجه از 65 تا 80 درصد قسمت توخالي با ساختار شبکه دورني از نوع beehove که به قطعه يکپارچگي ساختار زيادي مي­دهد. Quick cast جانشين الگوهاي سنتي مومي براي ريخته­گري مصرفي با الگوهاي ايجاد شده در مواد بادوام، پايدار بدون ابزاربندي و بدون تأخير است در طول سستي (burn out) الگوي Quick cast قبل از اينکه پوسته سراميکي بتواند ترک بخورد فرو مي­ريزد. الگوي Quick cast در فرايند ريخته­گري مصرفي با بقاياي کمي ـ از خود بجاي مي­گذارد. توده­هاي کمتر خاکستر کمتري به بار مي­آورد. مقدار کمي خاکستر که در تورفتگي باقي مانده مي­تواند تخليه شود.
نتيجة نهائي نمونه Quick cast در يک هفته يا کمتر است و يک ريخته­گري فلز با کيفيت در 1 تا 6 هفته (در جدول ريخته­گر مصرفي) در مقايسه با 18 تا 20 هفته توسط متر متداول است و بهتر از همه Quick cast با همة فلزات قابل ريخته­گري و آلياژها کار مي­کند.

3ـ تکنيکهاي مدل سازي سريع
متداول ترين ماشين­سازي مدلهاي سريع يکي از تکينکهاي شش­گانه را مورد استفاده قرار مي­دهند در حال حاضر محدوديتهاي تجاري شديداً و اردات / صادرات ماشين­هاي مدل سازي سريع را محدود کرده است بنابراين اين راهنما فقط سيستمهاي در دسترس را در آمريکا پوشش مي­دهد.

استفاده از تمامی مطالب سایت تنها با ذکر منبع آن به نام سایت علمی نخبگان جوان و ذکر آدرس سایت مجاز است

استفاده از نام و برند نخبگان جوان به هر نحو توسط سایر سایت ها ممنوع بوده و پیگرد قانونی دارد