قطعات نمونه AM

هردو قطعه  bوc  دارای اتصالات کاری پیچیده هستند که با استفاده از فاصله اتصلات و ساپورت استراکچر قابل تجزیه، ساخته شده است. قطعه d یک قطعه فلزی است که در دستگاه ذوب با بستری از پودر فلز بوسیله یک اشعه الکترونی به عنوان منبع انرژی اش، ساخته می شود (فصل -5). این قطعه نمونه ای از یک ایمپلنت صورت است. قطعه e در یک دستگاه صفحه لمینت با تکنولوژی Mcor ساخته شده بود که قابلیت پرینت جواهر افشان برای رنگ های چندگانه را دارد  (فصل9). قطعات f و g با استفاده از اکستروژن مواد ساخته شده اند. ( فصل 6).قطعه f یک مکانیزم چرخ دندهای1 است که در یک ماشین صنعتی و در یک مرحله ساخته شده است. دوباره، مکانیزمکاری با طراحی مناسب اتصالات و ساپورت استراکچر قابل تجزیه بدست می آید. قطعه g با هزینه کم، دستگاه شخصی ( که یکی از نویسندگان در خانه اش دارد) ساخته شده بود. قطعات h  و i با استفاده از روش ذوب در بستر پلیمر ساخته شدند. قطعه h یک مدل مشهور « دنده مغزی»1 از یک قطار دنده ای سه وجهی است. وقتی یک دنده می چرخد، دنده های دیگر نیز شروع به گردش می کنند. از آنجایی که قطعات ساخته شده در پلیمر PBF به ساپورت احتیاجی ندارند، تولید اتصالات حلزونی 2 و چرخ دنده ای با مدیریت فاصله ها و پاک کردن پودر –های رها شده از ناحیه اتصالات قابل انجام خواهد بود قطعه i یک ساختار مشبک منسجم دیگر است که پیچیدگی شکل با قابلیت تکنولوژی AM را نشان دهد. دانستن تمام این موضوعات به شما کمک می‌کند تا روند کار پرینتر سه بعدی را بهتر بفهمید.

8-1 تکنولوژی های وابسته دیگر

تکنولوژی AM،با پذیرش یک فایل تبدیل شده به فرمت فایل STL که در اصل در یک سیستم سه بعدی CAD  عادی شده است، مورد استفاده قرار می گیرد. به هرحال، روش های دیگری هم برای تولید فایل های  STL و تکنولوژی های دیگر وجود دارند که در ارتباط با تکنولوژی AM قابل استفاده هستند. این بخش تعدادی از این روش ها را توضیح خواهد داد.

1-8-1 تکنولوژی مهندسی معکوس

مهندسی معکوس،روشی است برای ایجاد  مدل های بی شماری که از طریق داده ها مورد استفاده در نرم افزار ها و تجهیزات سه بعدی آن در حال ساخته شدن هستند. در این زمینه،  RE فرایند محاسبه داده های مهندسی از منابع دیگر است. این اطلاعات معمولا در ابتدا بصورت آنچه شکل « ابر نقطه ای» 3 نامیده می شود موجود هستند، یعنی یک مجموعه منفصل از نقاط که نشان دهنده سطوح اشیا می باشند. این نقاط باید با استفاده از نرم افزار RE مثل Geomagic  به یکدیگر متصل شوند، که ممکن است برای اتصال ابر نقطه ای از اسکن های مختلف و انجام کارهای دیگر مثل پر کردن حفره و مسطح سازی نیز استفاده گردد. در بسیاری موارد، اطلاعات کامل نخواهد بود. برای مثال، نمونه ها ممکن است نیاز به قرار گیری در یک فیکسچر ممکن است اسکن نشوند.علاوه بر این، بعضی از سطوح ممکن است سطوح دیگر را مخفی کنند، مثل شکاف های عمیق و برجستگی هایداخلی ؛ در نتیجه ارائه آن ممکن است سطوح دیگر را مخفی کنند، مثل شکاف های عمیق و برجستگی های داخلی ؛ در نتیجه ارائه آن ممکن است دقیقا چگونگی حالت شیء را نشان ندهند. اخیرا پیشرفت های بسیاری در تکنولوژی اسکن بوجود آمده است. این روزها با استفاده ازدوربین گوشی تلفن همراه و تنها با صرف چند صد دلار می توان یک اسکن سه بعد با کیفیت بالا انجام داد، کاری که سال ها پیش نیاز به اسکن های لیزری بسیار گران قیمت یا سیستم دوربین استروسکپی و هزینه های 000, 100دلاری یا بیشتر داشت.   اشیاء مهندسی شده معمولا با استفاده از اسکن لیزری یا فن آوری شناسایی لمسی 1 اسکن می شوند. مدل های تشریحی یا اجسامی که ابعاد داخلی پیچیده دارند، ممکن است از توموگرافی (سطح نگاری) کامپیوتر ( CT)2 استفاده کنند، که در ابتدا برای تصویر برداری پزشکی ساخته شده بود اما برای اسکن اشیاء ساخته شده صنعتی نیز کاربرد دارد.در اصل این تکنیک با اسکن لایه لایه و استفاده از نرم افزار برای اتصال این لایه ها و تشخیص مرزها ی سطحی آنها، در روشی مشابه با AM کار می کند. سپس این مرزها از لایه های مجاور برای تشکیل سطح به یکدیگر متصل می شوند. فایده تکنولوژی CT این است که سطوح داخلی نیز قابل تولید هستند.  اشعه ایکس با انرژی بالا که در صنایع تکنولوژی مورد استفاده قرار می گیرد امکان ایجاد تصاویری با وضوح بالا ( حدود 1 µm ) را دارند. شیوه دیگری که در به عددی کردن اجسام کمک می کند، تکنولوژی داخلی هندسه رباریش 3 است که در زمانی که  از تصویر برداری 2     - بعدی برای بدست آوردن سطوح مقطعی یک قطعه همزمان با ماشین کاری لایه لایه آن استفاده می شود،  خیلی شبیه به معکوس تکنولوژی AM کار می کنند. مشخصا، این یک رویکرد تخریبی برای هندسه ربایش است در نتیجه برای محصولات مختلف قابل استفاده نمی باشد.از AM برای تولید مجدد موادی که اسکن شده اند استفاده می شود، که معمولا نمونه هایی از فرآیند کپی برداری سه بعدی ( 3d fax) را شکل می دهد. به هرحال احتمالا جهت ایجاد مصنوعات با فرم آزاد و پیچیده، اطلاعات می بایست با یکدیگر اصلاح یا ترکیب شوند تا از مزیت فن آوری "  پیچیدگی در عین آزادی " بهره مند شوند. برای مثال جایی که باید یک ایمپلنت سفارشی در علم پزشکی ساخته شود، به ترکیب اطلاعات خاص بیمار با طراحی های مهندسی نیازمندیم. این همان چیزی است که با جزئیات بیشتر در فصول آینده این کتاب مورد بحث قرار خواهد گرفت.

2-8-1  مهندسی با کمک کامپیوتر

یکی از منابع ارزشمند برای طراحی و توسعه محصولات CAD سه بعدی می باشد. یکی از فواید اصلی استفاده از طراحی های نرم افزاری، توانایی در انجام راحت و ارزان تغییرات. اگر ما قادر به نگهداری طراحی اولیه در فرمت نرم افزاری برای یک بخش وسیعی از چرخه توسعه محصول باشیم، به جای اینکه هر تغییری درفیزیک قطعه انجام شود می توانیم مطمئن باشیم که این تغییرات در توضیحات نرم افزار اجرا شده است. هرچه بیشتر درباره چگونگی اجرای عملکرد محصول قبل از ساخت ان بدانیم، آن محصول کارآیی بیشتری خواهد داشت. همچنین از نظر هزینه ای راه های بسیار ارزشمندی جهت توسعه کالا وجود خواهد داشت. اگر بعد از ساخت کامل تولیدات با مشکلات آن مواجه شویم، بسیار هزینه بر خواهد بود. CAD سه بعدی از AM  برای کمک به عینیت بخشیدن و اجرای تست های پایه در طراحی های منتخب قبل از اجرای مقیاس کلی برای ساخت استفاده می کند. به هرحال، در این متد هرچه طراحی پیچیده تر و در ارتباط بیشتر با عملکرد باشد، احتمال کمتری وجود دارد که با استفاده از این شیوه به درک کافی برسیم. به هرحال، CAD سه بعدی، معمولا به بسته های نرم افزاری دیگر متصل می شود که از تکنیک هایی مثل شیوه عناصر محدود 1 (FEM) برای محاسبه ویژگی های مکانیکی طراحی استفاد می کند و در مجموع به عنوان نرم افزار مهندسی کامپیوتری (CAE) نامیده می شود. نیروها، دینامیک ها، فشارها، جریان و دیگر ویژگی ها برای تعیین اینکه چگونه یک طراحی تحت شرایط خاص اجرا می گردد، محاسبه خواهند شد. در حالیکه چنین نرم افزاری به راحتی نمی تواند رفتار دقیق یک قطعه را پیش بینی کند اما برای تحلیل قطعات اصلی ترکیبات CAD، گرفتن نسخه پشتیبان با تحلیل تجربی بر پایه AM ، ممکن است به عنوان راه حل مفیدی واقع شود. به علاوه با ورود تکنولوژی تولید دیجیتالی مستقیم، که در آن AM  برای ساخت مستقیم محصولات نهایی قابل استفاده است، نیاز روز افزونی برای ابزار CAE جهت محاسبه اینکه چگونه این قطعات قبل از AM  اجرا شوند بوجود آمد. در نتیجه می توانیم این محصولات را به محض ایجاد طراحی برای تولید افزایشی (D  برای AM) بسازیم.

3-8-1 CAD براساس لامسه 1

سیستم های CAD سه بعدی معمولا بر این اصل ساخته می شوند که مدل ها از شکل های هندسی اصلی تولید گردند که بعدها بوسیله شیوه های مختلف برای ایجاد فرم های پیچیده تر با یکدیگر ترکیب شوند. این موارد برای محصولات مهندسی شده که ما به خوبی با آنها اشنا هستیم بسیار خوب عمل می کنند، اما برای طراحی های غیر معمول ممکن است زیاد موثر نباشند. بسیاری از محصولات مصرفی به جای مهندسان از ایده های هنرمندان و طراحان، ایجاد و توسعه پیدا کرده اند. همچنین اشاره کردیم که AM  مکانیزمی برای آزادی بیشتر در ارائه کار ایجاد کرده است. در حقیقت اکنون AM  یک وسیله مشهور برای هنرمندان و مجسمه سازانی مانند باتشبا گراسمن 3 است.کسی که از آزادی هندسی برای ایجاد مجسمه هایی با جذابیت بصری سود جسته است. یکی از مشکلاتی که ما امروزه با آن روبرو هستیم این است که بعضی از ابزار طراحی کامپیوتری، فرایند خلاقیت را محدود  می کنند ولی محدوده ای برای سیستم CAD وجود دارد که آزادی را بیشتر می کند. آنها معمولا برای دریافت بازخورد نیرو مربوط به محیط مدل سازی مجازی از دستگاه بازخورد لمسی رباطی به نام فانتوم استفاده می کنند. شی که بر روی صفحه نمایش قابل روئیت است با استفاده از فانتوم در محیط سه بعدی مشاهده می شود. محیط مدل ساز ی شامل چیزی است که به عنوان گٍل مجازی 1 نامیده می شود وتحت نیروی به کار گرفته شده با مکان نمای لمسی،تغییر شکل می یابد. این کار مکانیزمی را برای تعامل مستقیم با مواد مدل سازی فراهم  می سازد که بیشتر شبیه به تعاملی است که مجسمه ساز با گٍل واقعی دارد.

سخن تکمیلی

نتیجه ای که با استفاده از ابزار مهندسی CAD افزایشی قابل ترکیب با طراحی های محصول می باشند. به دلیل تقاضا و درک بیشتر مصرف کنندگان از این موضوع متوجه شدیم که ابزار CAD  برای غیر مهندسین مثل طراحان، مجسمه سازان و حتی اعضای گروه های عمومی رایج تر است. امیدواریم که با دانستن این موضوع بتوانید بهتر روند کار اسکنر سه بعدی را متوجه شوید.