فواید AM

ابتدا بگذارید ویژگی « سرعت » این تکنولوژی را مورد بررسی قرار دهیم. فایده سرعت فقط در مورد زمان ساخت قطعات نیست. سرعت بخشیدن به کل فرایند توسعه محصول بیشتر حقیقت تکیه بر کامپیوتر استوار است. به دلیل اینکه CDA سه بعدی به عنوان نقطه شروع مورد استفاده قرار می گیرد و انتقال به AM تقریبا یکپارچه می باشد، توجه کمتری به تبدیل اطلاعات یا تفسیر معنای طراحی می شود. فقط به این دلیل که در CDA سه بعدی شما آنچه را می بینید بدست خواهید آورد (WYSIWYG)، در نتیجه مشابه با AM است و ما می توانیم به راحتی بگوییم که آنچه می بینید همانی ست که می سازید ( WYSIWYB).
پیوستگی در همچنین از منظر کاهش مراحل تولید هم می توان در نظر گرفت. جدا از پیچیدگی قطعات ساخت، ساخت در دستگاه AM معمولا در یک مرحله انجام می شود. اغلب، دیگر فرایند های تولید نیازمند اجرای مراحل متعدد و تکراری است. هرچه ویژگی های بیشتری در طراحی گنجانیده شده باشد، تعداد این مراحل به طور چشمگیری افزایش می یابد. در شیوه های معمول حتی یک تغییر نسبتا ساده در طراحی ممکن است منجر به افزایش قابل توجه زمان مورد نیاز ساخت شود. در نتیجه، در کنار تغییراتی که ممکن است در طول مراحل شکل گیری توسعه محصول اتفاق بیفتد، AM می تواند به عنوان یک شیوه برای پیش بینی موثر زمان در ساخت مدل ها به کار برود. دانستن این موضوعات به شما کمک می‌کند تا روند کار اسکنر سه بعدی را بهتر متوجه شوید.

1- تفاوت بین ماشین کاری AM و CNC

AM با توجه به آنچه در مبحث ساخت مکانیزه بیان شد برخی از DNA های خود را با تکنولوژی ماشینی CNC سهیم شده است. CNC نیز یک تکنولوژی کامپیوتری است که برای تولید محصول استفاده می شود. تفاوت اصلی CNC در این است که در واقع یک سیستم کاهشی و نیازمند ماده خامی است که باید حداقل به بزرگی بخشی باشد که باید ساخته شود. این بخش به بحث در مورد طیفی از مقایسه های بین ماشین های CNC و AM که قرار است ساخته شوند می پردازد. در حقیقت هدف انتخاب یک تکنولوژی به جای دیگری نیست بلکه نحوه اجرای کار در مراحل مختلف فرایند توسعه یک محصول یا انواع مختلف محصولات مدنظر می باشد.

1-6-1 مواد

AM در مراحل ابتدایی با مواد پلیمری، موم و صقحات لمینتی توسعه پیدا کرد و سپس مواد کامپوزیتی، فلزات وسرامیک ها معرفی شدند. ماشین کاری CNC می تواند برای مواد نرم مثل تخته های فیبر با تراکم متوسط (MDF)، فوم ها و موم های قابل ماشینکاری و بعضی از انواع پلیمر ها مورد استفاده قرار گیرد. به هرحال، استفاده از CNC برای شکل دادن به مواد نرم تر بیشتر بر روی آماده سازی این قطعات جهت استفاده در یک فرآیند چند مرحله ای مثل ریخته گری تمرکز دارد. وقتی از دستگاه CNC برایساخت محصول نهایی استفاده می شود، این دستگاه به خصوص برای اجسام سخت و تا حدی شکننده مثل استیل و یا آلیاژهای فلزی دیگر و برای ساخت قطعاتی با جزئیات بالا و ویژگی های خاص، بسیار خوب عمل می کند. در عوض بعضی از قطعاتAM در جاهایی که عملکرد جهت گیری قطعات، شاخص های فرایندی یا چگونگی وارد کردن طراحی ها به دستگاه مطرح باشد، ممکن است بی ارزش و غیر یکپارچه جلوه کنند، در حالیکه قطعات CNC معمولا از نظر کیفیت بسیار همگون و قابل پیش بینی تر عمل می کنند.

-6-1 سرعت

تفاوت ماشینکاریCNC به نسبت اضافه کردن آن در روش AM در حجم های مشابه بالاتر به سرعت حذف مواد می باشد. اما این همه ماجرا نیست، چرا که تکنولوژی AM می تواند یک قطعه را فقط در یک مرحله تولید کند. دستگاه های CNC به تنظیمات و برنامه ریزی فرایند قابل توجهی نیاز داردند، به خصوص در زمانیکه قطعات از نظر هندسی پیچیدگی های بیشتری داشته باشند.در این زمان مفهوم سرعت به جای اینکه فقط در مورد تعاملات فیزیکی مواد قطعات در نظر گرفته شود، باید برای کل فرایند محاسبه گردد. در بسیاری از موارد تولید با روش CNC یک فرایند چند مرحله ای است که نیازمندتغییر موقعیت و مکان قطعات در دستگاه یا استفاده از بیش از یک دستگاه می باشد. برای ایجاد یک قطعه در یک دستگاه AM، ممکن است چند ساعت وقت صرف شود ؛ ولی در یک فرایند ساخت تک مرحله ای، قطعات مختلفی درون یک ماشین AM در کنار یکدیگر قرار می گیرند. در صورتی که نیاز به کیفیت بالایی در کار باشد ممکن است پایان کار چند روز طول بکشد اما در ماشینکاری CNC ( حتی در ماشینکاری های سریع 5 محوره ) همین فرایند ممکن است چندین هفته طول بکشد در حالیکه در نهایت اطمینان بیشتری از پایان کار هم وجود ندارد.

3-6-1 پیچیدگی

ارجحیت و امتیازات AM نسبت به CNC زمانی نمایان می شود که با توجه به متن بالا پیچیدگی هندسی بیشتر باشد.اگر از CNC مستقیما برای ایجاد یک قطعه در یک واحد استفاده می شود، ممکن است بعضی ویژگی های هندسی وجود داشته باشد که قابل ساخت نباشند.از آنجاییکه ابزار باید درون اسپیندل یکماشین حرکت کند، ممکن است محدودیت های دسترسی و ناسازگاری هایی وجود داشته باشد که از قرار گیری صحیح ابزار در سطوح مورد نیاز ماشینکاری، ممانعت به عمل بیاورد. فرایندهای AM از این بابت محدودیتی ندارند و برش ها و سطوح داخلی بدون برنامه ریزی های خاص پردازشی به راحتی قابل اجرا و ساخت هستند. قطعات اصلی یک مجموعه تا زمانیکه به اجزاء کوچکتری تقسیم نشوند و در پایان کار دوباره بازسازی نگردد قابل ساخت با CNC نیستند. برای مثال، احتمال ماشین کاری یک کشتی درون یک بطری را تصور کنید. چگونه می توانید کشتی را در حالیکه هنوز درون بطری قرار دارد را ماشین کاری کنید ؟ احتمالا شما هردو قطعه را ابتدا به صورت جداگانه کار می کنید و در نهایت روشی را تعبیه می کنید تا آنها را با یکدیگر ترکیب و مونتاژ نمایید. بوسیله تکنولوژی AM می توانید کشتی و بطری را همزمان بسازید. یک فرد متخصص در ماشین کاری باید قبل از اینکه هر قطعه ساخته شود آن را تحلیل کند تا مطمئن گردد که واقعا قابل ساخت هست و همچنین به چه شیوه ای برای کار نیاز دارد؟ در حالیکه هنوز این احتمال وجود دارد که بعضی از قطعاتبوسیله AM قابل ساخت نباشند اما این احتمال بسیار کم است و معمولا راه هایی وجود دارد که این تکنولوژی می تواند بدون سختی زیادی از پس هرکاری بربیاید.

4-6-1 دقت

وضوح دستگاه های AM معمولا ده میکرون می باشد.هم چنین این مسئله در میان دستگاه های AM شایع است که در طول محور های عمودی مختلف از وضوح متفاوتی استفاده کنند. معمولا، کحور ساخت عمودی مطابق با ضخامت لایه است و این در مقایسه با دو محور دیگر در سطح ساخت از وضوح کمتری استفاده می نماید. دقت در سطح ساخت با موقعیت یابی مکانیزم ساخت که معمولا شامل جعبه دنده ها و موتورهایی از این نوع است، تعیین می شود. این مکانیزم همچنین حداقل اندازه سطوح را هم معین می کند. برای مثال، SL از لیزر به عنوان قطعه ای از مکانیزم ساخت استفاده می کند که معمولا با استفاده از محرک های آیینه ای گالوانومتری در جای خود قرار خواهد گرفت. وضوح گالوانومتر ها ابعاد کلی قطعات ساخته شده را تعیین می کندند در حالیکه ابعاد نور لیزری حداقل ضخامت دیواره را مشخص می نماید.از طرف دیگر، دقت ماشین های CNC با قرار دادن وضوح مشابه در تمام طول سه محور عمودی و با قطر ابزار های برشی دورانی سنجیده می شود. عواملی وجود دارند که با هندسه ابزار تعریف می شوند مثل شعاع گوشه های داخلی،اما ضخامت دیوار ها می تواند از قطر ابزار کمتر باشد زیرا این یک فرایند کاهشی می باشد. در هردو حالت تمامی جزئیات نیز بخشی از کارایی هندسه مورد نظر و ویژگی های مواد ساخت خواهند بود.

5-6-1 هندسه

ماشین های تولید افزایشی معمولا مشکلات ناشی از پیچیدگی سه بعدی را به سطح مقطع دو بعدی ساده تجزیه می کنند. با این روش، ارتباط بین سطوح سه بعدی از بین رفته و پیوستگی آنها با میزان نزدیکی یک مقطع با مقطع مجاور دیگر تعیین می شود. از آنجایی که این کار در CNC به راحتی انجام نمی شود، ماشین کاری سطوح باید معمولا در فضای سه بعدی اجرا گردد. این فرایند با اشکال هندسی ساده مثل سیلندرها،مکعب ها، مخروط ها و غیره، بسیار ساده می شود و فقط با اتصال گوشه ها در طول سطح انجاممی گیرد، این گوشه ها کاملا جدا از هم بوده و موقعیت ابزار ثابت می گردد. در مورد سطوحی با اشکال آزاد، این نقاط با تغییر در موقعیتشان، می توانند خیلی به یکدیگر نزدیک شوند. چنین هندسه ای در ماشین های CNC حتی با کنترل های داخلی پنج محوری یا بیشتر هم به سختی به دست می آید. برش های زیرین، محفظه ها، گوشه های داخلی تیز و سطوح دیگر در صورتیکه در پس محدوده اصلی باشند، قابل اجرا نیستند. بسیاری از آنها بدون اینکه قطعات در مراحل مختلف اجرا شوند، در دستگاه به سختی تولید می گردند.

6-6-1 برنامه نویسی

علت پیچیدگی تعیین ترتیب توالی برنامه برای ماشین های تولید کاهشی انتخاب ابزار، تنظیمات سرعت ماشین، موقعیت ورودی و زاویه می باشد. بسیاری از ماشین های AM نیز گزینه هایی دارند دارند که باید انتخاب شوند اما محدوده، پیچیدگی و اجرای گزینه های اطراف آنها در مقایسه با ماشین های CNC بسیار کمتر هستند.

سخن تکمیلی

بدتر این است که بسیاری از ماشین های AM این احتمال وجود دارد که اگر برنامه نویسی به خوبی انجام نشود، آن قطعه به خوبی ساخته نخواهد شد. برنامه نویسی نادرست یک ماشین CNC می تواند منجر به خسارات شدیدی به ماشین شود و حتی ممکن است امنیت افراد را نیز به خطر بیندازد. برای اینکه از جزئیات پرینتر سه بعدی مطلع شوید، لازم است تا در مورد تمام مراحل قبل و بعد از آن اطلاعات بدست آورید.