فرآیند کلی AM به چه صورت است؟

مرحله 1: CDA

تمامی قطعات تولیده شده در روش تولید افزایشی که یک مدل سه بعدی را توصیف می کند شروع کنند.برای این کار تقریبا از هر نرم افزار حرفه ای مدل سازی CDA  برای اجسام جامد می توان استفاده کرد ، اما نتیجه‌ای که توسط پرینتر سه بعدی تولید می‌شود باید به صورت سه بعدی یکپارچه یا نمایش سطحی باشد . تجهیزات مهندسی معکوس ( مثل اسکن لیزری و نوری ) نیز می توانند برای ایجاد این نمایش استفاده شوند .

مرحله 2 : تبدیل به  STL

در اکثر موارد در روش تولید افزایشی برای ایجاد فایل  امروزه تقریبا تمامی سیستم های CDA  چنین فایلی را با این فرمت تولید کنند . این فایل سطوح بسته خارجی مدل اصلی  CDA را توصیف کرده و مبنای محاسبه بخش ها را ایجاد می نماید .

مرحله 3: انتقال به دستگاه  AM  و به تصحیح فایل    STL

 STL  فایلی است که بخشی را که باید به دستگاه  AM   منتقل شود را توصیف می کند . اینجا گاهی ممکن است به خاطر اندازه ، موقعیت و مبنای جهت ساخت ، تصحیح مختصری هم در فایل انجام شود.

مرحله 4: تنظیم دستگاه

تنظیم دستگاه AM قیل از فرآیند ساخت امر ضروری می باشد. چنین تنظیماتی ممکن است به شاخص های ساخت مثل محدودیت مواد ، منبع انرژی ، ضخامت لایه ها ، زمان بندی و غیره مربوط باشد.

مرحله 5 : ساخت

مکانیزه بودن فرآیند ساخت یک بخش باعث شده تا حد زیادی کارها بدون نظارت انجام گیرد. فقط برای اطمینان از اینکه هیچ خطایی مثل تمام شدن مواد ، نیرو و یا خرابی نرم افزار یا غیره اتفاق نیفتد ، نیاز به نظارت سظحی وجود دارد.

مرحله 6 :حذف

با پایان یافتن فرآیند ساخت توسط دستگاه AM قطعات باید از آن جدا شوند . این کار نیاز به تعامل با دستگاه دارد که ممکن است این دستگاه دارای قفل امنیتی داخلی باشد ( برای اطمینان از اینکه مثلا دمای کار تا حد کافی پایین آمده یا اینکه هیچ کدام از قطعات جدا شده فعال نیستند).

مرحله 7 :پس پردازش

پس از جداسازی قطعات از دستگاه ، باید پاکسازی اضافی روی آنها انجام گیرد تا برای استفاده آماده گردند. در این مرحله ممکن است قطعات ضعیف باشند یا ممکن است دارای زوایایی باشد که قطعه با آن مهار شده باشد که باید جدا شوند .در نتیجه به زمان ، دقت ئ فعالیت های دستی تخصصی نیاز هست.

مرحله 8 : کاربرد

اکنون قطعات ممکن است برای استفاده آماده باشند. به هر حال ، امکان دارد قبل از اینکه برای استفاده قابل قبول واقع شوند به پردازش های اضافی نیاز داشته باشند . برای مثال ، ممکن است برای اینکه بافت و پرداخت سطحی قابل قبولی داشته باشند ، به آستر کاری و رنگ نیاز داشته باشد . اگر الزامات پرداخت و سطح کار بسیار مورد توجه باشد ، ممکن است این کار دشوار و طولانی باشد . حتی ممکن است نیاز باشد این قطعات با مجموعه های مکانیکی یا الکترونیکی دیگر مونتاژ شوند. مراحل مختلفی در  AM  تاکنون مورد بحث قرار گرفته است اما این مهم هم نباید فراموش گردد که بسیاری از دستگاه های AM   از تکنولوژی پرینتر یا لیزر ضعیف استفاده می کنند . که باید کاملا تحت نظر قرار بگیرند  و  ترجیح این است که از آنها در محیط های کثیف یا شلوغ استفاده نشود . با اینکه دستگاه ها معمولا طوری طراحی  می شوند تا بدون حضور کسی کار کنند ، اما کنترل های مداوم در برنامه نگهداری آنها بسیار مهم است و اینکه در مراحل مختلف نگهداری آنها به تکنولوژی های متفاوتی نیاز است . قابل ذکر است که فرآیندهای  AM  جلوتر از استاندارد و فرآِندها گام برمی دارند که این خود علت گرایش اخیر انجمن فنی َASTM F42- به تکنولوژی های تولید افزایشی را توضیح می دهد و ااین تکنولوژِی ها به رفع این مشکل می پردازد. به هرحال ، بسیاری از فروشندگان دستگاه ها ، الگو های آزمایشی را توصیه می کنند که به صورت دوره ای جهت تضمین کارکرد دستگاه با محدودیت های قابل قبول استفاده می شوند.

مواد نیز همانند ماشین آلات به بررسی دقیق نیازمند هستند. مواد خامی که در برخی فرآیندهای AM   استفاده می شوند دارای ماندگاری محدودی هستند و ممکن است نیاز باشد تا در شرایطی نگهداری شوند تا از واکنش های شیمیایی ناخواسته دور بمانند از قرار گیری در معرض رطوبت ، نور زیاد ودیگر محدودیت ها باید ممانعت شود . بیشتر فرآیندها از موادی استفاده می کنند که برای بیش از یک بار ساخت قابل استفاده هستند . به هرحال ، این استفاده مجدد در صورتیکه بارها و بارها تکرار شود ، ممکن است ویژگی های مواد را تضعیف نماید و در نتیجه فرآیند ثابت نگهداشتن کیفیت مواد در طول بازیافت را نیز باید در نظر داشت.

چرا از واژه تولید افزایشی استفاده می شود؟

فرآیندهای افزایشی در ترکیب لایه به لایه مواد آنچیزی است که ما تاکنون برای توصیف این تکنولوژی به آن پرداخته      - ایم . به نظر می رسد اصطلاح تولید افزایشی ، یا AM  این مسئله را کاملا توضیح می دهد . اما محصولات دیگری هم وجود دارند که در توصیف این تکنولوژی به عنوان شیوه ای برای بیان هدف کلی و فواید تکنولوژی برای توسعه محصول کاربرد دارند . این بخش مربوط به آن است :

ساخت خودکار (AUTOFAB)

این اصطلاح توسط مارشال برنز 1 در کتابش با همین نام متداول شد که یکی از اولین متونی بود که از این تکنولوژی در اوایل 1990 پرده برداشت. در اینجا تاکید بر استفاده از اتوماسیون در تولید محصول مطرح است در نتیجه ساده سازی یا حذف کارهای دستی از این فرآیند را به همراه دارد . کامپیوتر ها و کنترل کننده های میکرو جهت کنترل فعال کننده ها و نظارت بر متغیر های سیستم به کار گرفته شدند . گرچه برنز در ابتدا برتکنولوژی هایی متمرکز بود که در این کتاب هم پوشش داده شده اند اما این اصطلاح همچنین برای توصیف شکل های دیگرمراکز ماشین کنترل عدد (CNC) نیز قابلاستفاده است زیرا هیچ منبعی مستقیمی وجود ندارد که نشان دهد چگونه قطعات ساخته می شوند یا چه مراحلی را می بایست برای ساخت طی کنند . به هرحال بعضی از تکنولوژی های کلیدی به دلیل اینکه بعد از نوشته شدن این کتاب ایجاد شده بودند ، حذف شدند.

ساخت آزاد یا ساخت آزاد یکپارچه

قابلیت فرآیندهایی در ساخت شکل های هندسی پیچیده در اینجا مورد تاکیداست . گاهی اوقات فواید این تکنولوژی ها به صورت ایجاد  « پیچیدگی در عین آزادی » توصیف می شوند که نشان می دهد که شکل نهایی محصول زیاد قابل اهمیت نیست . در دستگاه ساخت یک مکعب استوانه ساده می تواند به اندازه ساخت یک ساختار آنوماتیک پیچیده با همان حجم ضمیمه ، زمان و نیرو ببرد. مراجعه به « شکل آزاد » به بی نیازی از شکل در فرایند تولید مربوط بوده و با فرایندهای تولید معمولی که بیشتربا افزایش پیچیدگی هندسی ارتباط دارد ، بسیار متفاوت است .

تولید افزایشی یا تولید براساس پایه

توضیحات بیان شده مربوط به شیوه فرایند ساخت قطعات با استفاده از اضافه کردن مواد در لایه ها ، است . این کار با تکنولوژی ماشینی که در آن مواد خام حذف یا کم می کند ، در تضاد است.قابل ذکر است که بعضی از فزایندهای کاملا افزایشی نیستند بلکه آنها ممکن است در نقطه ای مواد را اضافه کنند اما به همان صورت در بعضی از فرایندهای کاهشی استفاده می نمایند .اخیرا ، تمامی فرایند های تجاری به صورت Layer –wise (لایه ای) کار می کنند که تا این تا لحظه این شیوه اساسی مورد استفاده قرار می گیرد ولی ممکن اسست در آینده به شکل های دیگر اضافه شوند که در یک طیف گسترده باز هم متناسب با این مقاله باشند.با اندکی تغییر،ساخت افزایشی 1 ، اصطلاحی است که توسط تری ووهلز 2مشهور شد ، مشاور صنعتی بسیار مشهوری در این زمینه و کسی که گزارش صنعتی سالانه عظیمی را در زمینه ساخت افزایشی در صنعت جمع آوری و ارائه داد . به هرحال ، بسیاری از افراد حرفه ای اصطلاح «تولید»3 را به «ساخت»4 ترجیح می دهند زیرا «ساخت» دارای معنای منفی است که ممکن است این استنباط به وجود بیاد که قطعه به جای اینکه به تولید نهایی رسیده باشد ، هنوز در سطح یک «نمونه اولیه» قرار داد. علاوه بر این ، در بعضی از مناطق دنیا اصطلاح ساخت با خم کردن صفحات فلز و  فرایندهای مربوط به آن همراه می شود و در نتیجه کاربرد کلمه تولید افزایشی گسترش یافت ، به طوری که در کتاب اخیر و وهلرز هم از همین واژه استفاده نشد.

لیتوگرافی سه بعدی 5 یا چاپ سه بعدی

دو واژه ای که از ابتدا برای توصیف دستگاه های مشخص مورد استفاده قرار می گرفت : استریولیتو گرافی یا لیتوگرافی سه بعدی ( SL) که در شرکت آمریکایی 3D Systems شکل گرفت و دیگر چاپ سه بعدی (3DP) که به صورت گسترده توسط محققین MIT که تکنولوژی پرینتر جواهر افشان را اختراع کرده بودند،مورد کاربرد قرار می گرفت. هردو اصطلاح به کاربرد فرایندهای  دو بعدی (لیتوگرافی و چاپ ) و توسعه آنها در بعدسوم اشاره داشتند . از آنجا که بیشتر مردم با تکنولوژی چاپ آشنا بودند ، نظریه چاپ سه بعدی یک جسم فیزیکی می توانست برای آنها کاملا قابل درک باشد . بسیاری تصور می کردند که در نهایت اصطلاح چاپ سه بعدی به صورت گسترده تنها کلمه توضیح دهنده تکنولوژی های AM   است . علاقه اخیر رسانه ها این مسئله را به واقعیت تبدیل کرد و واژه سه بعدی از دیگر واژه های ذکر شده در این کتاب ، شناخته تر شد.

نمونه سازی سریع

واژه نمونه سازی سریع به این دلیل ایجاد شده که بوسیله فرآیند تکنولوژی قابلیت ترفیع یا جایگزینی تولیدات بعداز طراحی آنهامحقق باشد. تولید کنندگان و توسعه دهندگان کالا عادت داشتند که نمونه سازی را یک فرآیند پیچیده ، خسته کننده و پرهزینه تصور کنند که معمولا مانع مراحل توسعه و ساخت در طول معرفی یک محصول جدید می شد. به نظر می رسد که RP این فرایند را سرعت بخشید و از این رو این واژه مورد قبول قرار گرفت . به هرحال ، کاربرن و توسعه دهندگان این تکنولوژی اکنون متوجه شدند که تکنولوژی AM  برای بیشتراز فقط یک نمونه اولیه قابل استفاده است .

جمع بندی

 این تکنولوژی  در تست ، ابزار سازی ، تولید و دیگر زمینه هایی که خارج ازتعریف «نمونه اولیه » است ، پیشرفت های مهم در دقت و ویژگی مواد دارا می باشد. به هرحال،همچنین مشاهده می شود که بیشتر واژه های دیگری که در بالا آمده است به شکلی ناقص هستند . یک احتمال این است که بسیاری از افراد به استفاده از اصطلاح RP بدون اینکه آن را محدود به ساخت نمونه های اولیه بکنند ادامه می دهند و این بیشتر یه مشکلی است که IBM محصولات را می سازد نه مانند دستگاه های تجاری و محصولات تولید کنندگان 3M در خارج از صنایع معدنی ،مشاهده چگونگی رشد اصظلاحات در آینده بسیار جالب است . در جایی که امکان دارد ، در این کتاب از تولید افزایشی یا مخفف آن AM  به عنوان یک واژه عمومی به دنبال نام تکنولوژی هایی آمده است قابل جابجایی می باشند ؛ اما واژه های مختلف ممکن است بر شیوه ای که در شرایط خاص استفاده می شود تاکید کنند. از این رو ، هم در این کتاب و هم در تحقیق و مطالعه متون دیگر ، خواننده باید بر معنای متن دقت کند تا بهتر بفهمد که هرکدام از این اصطلاحات چه معنایی دارند.