روش نمونه سازی سریع

 روش نمونه سازی سریع

مقدمه ای از نمونه سازی سریع

با پیشرفت صنعت وفناوری نوین در تکنولوژی ساخت و تولید روش های جدیدی برای ساخت قطعات مختلف ابداع شد که سرعت این روش ها در مقابل روش های سنتی مثل فرزکاری و شکل دهی بسیار زیاد بود و باعث بهینه شدن انرژی,زمان و هزینه(۴۰-۸۰ درصد)می شد. یکی از روش ها که جزء جدیدترین تکنولوژی روز جهان است روش نمونه سازی سریع(RP) میباشد

از سال ۱۹۹۰ شرکت های بزرگ دنیا مانند آمریکا,آلمان و ژاپن سرمایه زیادی را به تکنولوژی نمونه سازی سریع اختصاص داده اند.

هدف از نمونه سازی سریع و قالب سازی سریع توانایی تولید نمونه با خواص و ویژگی های مواد عملکردی، در مدت زمانی کوتاه می باشد.

تعریف نمونه سازی سریع

نمونه سازی سریع  (Rapid Prototyping )  به فرآیند ساخت قطعات به صورت لایه به لایه گفته می شود.  بدین ترتیب که مدل اولیه از قطعه­ ی مورد نظر (مدل طراحی شده که می تواند یک ایده طراحی شده باشد یا بر اساس تکینیک های مهندسی معکوس مدل آن استخراج شده باشد) با صرف زمان و هزینه ­ی اندکی در مقایسه با آنچه که برای تولید نهایی (نیاز به ساخت قالب با تیراژ بالا) لازم است، ساخته می­ شود.

همچنین به کوتاه نمودن زمان توسعه  یک محصول از طراحی تا تولید ، رمز موفقیت یک سازمان تولیدی در دنیای رقباتی کنونی به شمار می آید.برای دستیابی به این محصول امروزه فن آوری های جدید که به روش های نمونه سازی و تولید سریعRP&M  معروفند معرفی شده اند.

نحوه ی نمونه سازی سریع

مدل (نمونه سازی شده) می ­تواند بسته به نوع کاربرد آن از جنس اصلی قطعه (در زمانی که مستقیما استفاده شود) یا جنسی دیگر (معمولا پلیمر یا ماده پلاستیکی) باشد که جهت تست­ های فیزیکی و مقاومتی، تست مونتاژی، بررسی تمرکز تنش، انتقال حرارت، تست تونل باد و …. مورد استفاده قرار می گیرد. قطعات ساخته شده در صنایع مختلف مانند خودروسازی، قالب سازی، پزشکی، معماری، طلا سازی و جواهر آلات و … کاربرد دارد.

نمونه سازی یک قطعه یا یک محصول طراحی شده ، به طور سنتی از طریق مدل سازی فیزیکی در کارگاه مدل با ابزارهای دستی و سعی و خطای فراوان انجام می پذیرد این فرآیند کاری مشکل و بسیار وقت گیر و پرهزینه است.

امروزه، دستگاه های نمونه سازی سریع (RP) که بعضا با نام پرینتر های سه بعدی یا چاپگر های سه بعدی با دیجیتالی نیز شناخته می شوند به انواع مختلفی دسته بندی می شوند. یکی از این دسته بندی ها بر اساس نوع مواد بکار گرفته شده می باشد (ماده ای که جهت ساخت لایه به لایه استفاده می شود). این مواد به صورت جامد، مایع یا پودر هستند که فرآیند های آنها را اصطلاحا به ترتیب مایع پایه، جامد پایه و پودر پایه می نامند.

مزایای روش نمونه سازی سریع

با بکارگیری روش های نمونه سازی سریع می توان در زمان کوتاهی(حدود چند ساعت)یک مدل سه بعدی فیزیکی از قطعه ای هر چند پیچیده را با هزینه ای کم با دقت بالایی ساخت و از آن در بررسی و ارزیابی طراحی و یا محصول و یا مصارف دیگر استفاده نمود.

برتری و توانمندی این فن آوری وقتی آشکار می شود که اولا پارامتر کوتاه بودن زمان نمونه سازی برای ما اهمیت و الویت داشته باشد و ثانیا قطعه دارای شکل هندسی پیچیده ای باشد امروزه در صنایعی که نیاز به قطعات پیچیده دارند همچون صنایع هوا و فضا،خودروسازی،قالب سازی،لوازم خانگی ،ساخت استخوان ها و اعضا مصنوعی بدن و مهندسی پزشکی از این تکنولوژی استفاده می شود.

روش های نمونه سازی سریع

  • مدل سازی موم افشان MJM
  • نمونه سازی به روش رسوب جوش خورده
  • نمونه سازی سریع به روش لایه ورقی LOM
  • نمونه سازی سریع به روش BPM
  • نمونه سازی سریع به روش RFP
  • نمونه سازی سریع به روش SGC
  • نمونه سازی به روش LENS
  • نمونه سازی لیزری SLA

توضیح روش نمونه سازی SLA

این روش ازاولین روشهای نمونه سازی است. دراین سیستم ساخت از پایین ترین لایه مدل آغاز می گردد.

لایه ها از تابش اشعه (گاما)بر روی سطحی از رزین مایع حساس به نور تشکیل می شوند.

پس از ساخت لایه اول پلتفرم به اندازه ضخامت لایه پایین می رود وتیغه پوشش دهنده سطح مایع را هماهنگ وضخامت آنرا به طور یکسان تنظیم میکند.

با تابش اشعه لیزر به رزین مایع لایه دوم نیزجامد شده وبه لایه اول متصل میشود. بقیه لایه ها نیز به همین ترتیب ایجاد می شود تا قطعه تکمیل گردد.

پس ازاتمام ساخت قطعه با دقت از روی پلتفرم برداشته شده ورزین مایع روی سطح آن توسط یک حلال مناسب شسته می شود پس از این کار عملیات پخت نهایی(جامد سازی) دریک کوره روی مدل یا قطعه انجام می شود.

 موادی که در این روش برای ساخت مدل ها به کار می روند دامنه وسیعی از پلیمرهای حساس به نور از قبیل پلیمرهای شفاف,ضدآب ورزین های نرم می باشند.

بکارگیری روشSLA در طراحی قالب تزریق پلاستیک

 در روش قالب های سریع استریولیتوگرافی پس از ایجاد مدل هندسی دو کفه قالب یک قطعه پلاستیکی قابل تزریق ساخته می شود. قطعات نری و مادگی از جنس رزین فتوپلیمر توسط دستگاه ساخته می شوند تا پس از تقویت توسط پودرهای فلزی و جا زدن دو کفه درون صفحات سنبه گیر و ماتریس گیر قالب بر روی دستگاه تزریق منلسب بسته شود.

انتظار می رود تا با استفاده از این روش در مراحل ازمایشی بتوان در مدت زمان کمتر از یک هفته با حداقل هزینه در حدود ۱۰۰ قطعه را تولید کرد.

مزایای این روش:

  • این فرایند بالاترین کیفیت سطح را برای ما به وجود می آورد
  • سرویس دهی خوب به کاربر
  • دارای حجم های ساخت متفاوت است
  • دقت بالا
  • دامنه وسیع مواد

معایب این روش:

  • نیاز به تکیه گاه
  • نیاز به پردازش مثل جدا کردن تکیه گاه ومواد زائد ازقطعه
  • نیاز به پخت نهایی برای جامد شدن کامل

کاربرد این روش: