توسعه تکنولوژی تولید افزایشی

مقدمه

رشد و توسعه تکنولوژی تولید افزایشی AM)) در انواع مختلفی از بخش های تکنولوژی نشات گرفته است. مانند بسیاری از تکنولوژی ها تولید، پیشرفت در قدرت محاسبات و کاهش هزینه های انبارش انبوه، مسیر را برای پردازش حجم زیادی از نمونه اطلاعات بدست آمده از مدل های طراحی کامپیوتری سه بعدی مدرن (CDA) در یک چارچوپ زمانی منطقی، هموار کرده است. این روزها، ما به داشتن کامپیوترهای قدرتمند و دستگاه های مکانیزه برای رشد و توسعه اولین دستگاه های AM، برایمان سخت و دشوار است.
این فصل به صورت فهرست وار به بعضی از موارد اصلی مربوط به توسعه تکنولوژی تولید افزایشی اشاره کرده، چگونگی همگرایی تکنولوژی های مختلف جهت ورود به دستگاه های AM را توضیح داده و به بحث در مورد تکنولوژی های مهم و کلیدی AM خواهد پرداخت. علاوه بر این، ورای نقشAM در نمونه سازی اولیه، به بحث در مورد کارآیی های وسیع تر تولید افزایشی نیز می پردازیم. بهتر است تا اطلاعات گفته شده در این مقاله را با دقت مطالعه نمایید، زیر می‌توانید آگاهی بهتری نسبت به پرینتر سه بعدی داشته باشید.

2- کامپیوترها

تکنولوژی تولید افزایشی مانند بسیاری از تکنولوژی ها بواسطه پدید آمدن کامپیوتربدست آمد. به هرحال، نشانه های اندکی وجود دارد که چگونه اولین کامپیوترهایی که در سال 1940 ساخته شدند( مثل کامپیوتر های Zues Z3،ENIAC،EDSAC) زندگی را به شکلی که اکنون می باشد، تغییر داده اند. اختراعاتی مانند دریچه ترمیونیک، ترانزیستور و ریز تراشه ها این امکان را برای کامپیوترها ایجاد کردند که ضمن افزایش کارآیی، به مراتب سریع تر، کوچکتر و ارزان تر باشند. این رشد و توسعه آنقدر سریع بوده که حتی بیل گیتس از کمپانی مایکروسافت وقتی در سال 1981 تصور می کرد که حافظه 640 کیلوبایت(kb) برای هر کامپیوتر ویندوزی کافی است، با موضع گیری هایی از جانب دیگران روبرو شد. او در سال 1989 در سخنرانی در کلاب علمی دانشگاه واترلو 1، اشتباهش را پذیرفت. همینطور در سال 1977، کن اوسلن2 از موسسه الکترونیک دیجیتال (DEC) در سخنرانی در انجمن آینده دنیا3 در بوستون بیان کرد که دلیلی وجود ندارد که مردم عادی در خانه شان کامپیوتر داشته باشند. ممکن است همین پیش داوری اشتباه اوسلن بود که باعث شد بعدها شغلش را از دست بدهد.
علت رشد کامپیوترها به عنوان یک ابزار خدماتی،قابلیت آنها در انجام کارها در زمان واقعی بود. در ابتدا آماده سازی، اجرا وتکمیل کارهای کامپیوتری، ساعت ها یا حتی روزها طول می کشید. این شرایط برای استفاده روزانه از کامپیوتر یک مانع به حساب می آمد ولی دقیقا از زمانیکه کامپیوترها نشان دادند که کارها در زمان واقعی قابل انجام هستند، به جای اینکه فقط برای کارهای تجاری بزرگ یا آکادمیک استفاده شوند، به عنوان یک وسیله روزانه از طرف همه پذیرفته شدند. کامپیوترها نه فقط به صورت عددی بلکه به صورت گرافیکی هم دارای توانایی ارائه نتایج کار بودند. به همین دلیل ما تاحدی به صنعت بازی و سرگرمی هم مدیون هستیم، زیرا آنها با هدف نمایش جزئیات بیشتر، تصاویر واقعی تر و رسیدن به تجربه های بهتر در بازی، در بسیاری از پیشرفت های تکنولوژی گرافیکی، پیشگام بودند.
تکنولوژی تولیدافزایشی از بسیاری از ویژگی های مهم تکنولوژی کامپیوتر چه به صورت مستقیم( در خود دستگاه های Am)یا غیر مستقیم (در تکنولوژی های حمایتی ) بهره برده است که شامل موارد زیر می شود :

- قدرت پردازش:

حجم بسیار بالای اطلاعات فایل های قطعات باعث می شود که قبل از ساخت قطعه، در زمان تنظیم دستگاه و یا زمان تقسیم اطلاعات، نیاز به میزان قابل قبولی نیروی پردازش داشته باشند. در دستگاه های اولیه جهت رسیدگی به فایل های اطلاعات CAD بسیار بزرگ، مشکلات زیادی وجود داشت.

- قابلیت های گرافیکی:

تکنولوژی تولید افزایشی به جز مواردی که قرار است فایل درون فضای مجازی ماشین قرار گیرد، عملیات دستگاه به سیستم گرافیکی بزرگی نیاز ندارد. به هرحال، تمام دستگاه ها از یک کاربر گرافیکی (GUI) خوب بهره می گیرند تا تنظیم، کاربرد و نگهداری دستگاه راحت تر گردد.

- کنترل دستگاه:

تکنولوژی AM برای ثبات موقعیت تجهیزات، به شیوه ای مشابه با یک مرکز ماشینی کنترل عددی ( CNC) یا حتی دستگاه بالا به پایین یا پرینتر لیزری نیاز دارد. چنین تجهیزاتی برای اینکه بتوانند از سنسورها و محرک ها جهت تعیین شرایط و موقعیت یابی و یا دیگر عملکرد های خروجی، اطلاعاتی را بدست آورند، نیاز به کنترل کننده ها دارند. معمولا برای تعیین الزامات کنترل به محاسباتی احتیاج هست. هدایت این فعالیت های کنترلی بر طبق، استاندارد های امروز حتی در زمان واقعی معمولا به قدرت پردازش نیاز ندارند. فعالیت های اختصاصی مثل موقعیت هایی موتور ها، لنزها و غیره معمولا به روش کنترل فردی احتیاج دارند. در ساخت قطعه، برای نظارت بر ارتباط بین کنترل کننده ها و اطلاعات مرتبط صادر شده، به کامپیوتر نیاز است.

- شبکه سازی:

کامپیوتر ها امروزه برای ارتباط با کامپیوتر های دیگر در سراسر دنیاشیوه ای را دنبال می کنند.فایل ساخت، برای اجرا دستگاه AM معمولا در کامپیوتر دیگری طراحی می شوند. در سیستم های اولیه معمولا فایل ها از روی یکدیسک یا نوار بارگذاری می شدند. امروزه تقریبا تمامی فایل ها با استفاده از ارتباطات اترنت1، معمولا از طریق اینترنت، ارسال خواهد شد.

- یکپارچگی:

کامپیوتر یک واحد مرکزی است که پردازش های مختلف را با یکدیگر گره می زند. هدف از استفاده از کامپیوتر برقراری ارتباط با بخش های دیگر سیستم است تا بتوان اطلاعات را پردازش کرده و آنها را از یک بخش از سیستم به بخش دیگر فرستاد. شکل 1-2 نشان می دهد که چطور تکنولوژی های فوق الذکر برای ایجاد یک دستگاه AM با هم ترکیب می شوند.
از منظر فیزیکی محیط های طراحی کامپیوترهای اولیه به کامپیوتر هایی با قاب بزرگ یا کوچک احتیاج داشتند. ایستگاه های کاری که معمولا کارهای گرافیکی و ورودی / خروجی را اجرا می کردند، به این کامپیوترها متصل می شدند. سپس کامپیوتر ها متصل می شدند. سپس کامپیوترها محاسبات پیچیده ای را برای اجرای مدل ها انجام می دادند. این کار یک راه حل هزینه بر بود چرا که پردازشگر و قطعات حافظه بخش های بسیار گران قیمتی به حساب می آمدند.
کم کم قطعات ارزان تر و کامپیوتر های شخصی تبدیل به راه حل نهایی این کار شدند. pc های اولیه به اندازه کافی در جابه جایی فعالیت های پیچیده ای که کامپیوترهای کارگاهی انجام می - دادند، قدرتمند نبودند، اما رشد سریع pc ها به سرعت بر تمامآنها به غیر از موارد محاسباتی بسیار گران قیمت، غلبه کرد.

سخن تکمیلی

بدون کامپیوترها، هیچ قابلیتی برای نمایش تصاویر گرافیکی سه بعدی وجود ندارد. بدون تصاویر گرافیکی سه بعدی، CADهم ایجاد نمی شد و بدون این توانایی در ارائه دیجیتالی اجسام به صورت سه بعدی، ما هم علاقه و تمایلی به استفاده از این دستگاه ها حتی در ساخت ساده ترین اشکال نداشتیم. در نتیجه می توان گفت که بدون کامپیوترهایی که امروزه داریم، هیچ گاه رشد تولید افزایشی را نمی دیدیم. برای شناخت بهتر اسکنر سه بعدی باید ابتدا نحوه کار پرینتر سه بعدی را بیاموزید.