فرایند تولید افزایشی (AM): ۸ مرحله کامل، نکات و کاربردها

مراحل ۸ گانه فرایند تولید افزایشی

مرحله 1: مفهومی‌سازی و طراحی CAD

هدف: تعریف ایده، شکل، عملکرد و کاربرد محصول به صورت دیجیتال.

مراحل:

• جمع‌آوری ایده و نیازمندی‌های محصول
• طراحی اولیه (Sketch یا Conceptual Drawing)
• مدلسازی سه بعدی با نرم‌افزار CAD (SolidWorks، Fusion 360 و غیره)
• استفاده از اسکن سه بعدی قطعات موجود در صورت نیاز
• بررسی و اصلاح مدل برای اطمینان از صحت هندسه و بسته بودن مدل (Watertight)

نکات عملی:

• مدل‌ها باید بدون نقص و فاصله باشند تا بعداً در فرایند چاپ مشکلی ایجاد نشود
• استفاده از CAD پیشرفته باعث کاهش خطا در تبدیل به STL و ساخت قطعه می‌شود

مرحله 2: تبدیل به STL یا AMF

هدف: آماده‌سازی مدل CAD برای پرینتر سه بعدی

STL:

• استاندارد قدیمی برای توصیف هندسه قطعه
• فقط شامل سطح و بردارهای نرمال است و اطلاعات رنگ، مواد و ویژگی‌ها را ندارد

AMF:

• استاندارد جدید با قابلیت پشتیبانی از رنگ، مواد و چندین ویژگی دیگر
• بهینه‌تر و قابل اعتمادتر برای دستگاه‌های مدرن

مراحل و نکات کلیدی:

• بررسی فایل STL برای خطاها (مثل بردارهای نرمال معکوس یا مثلث‌های ناصحیح)
• اصلاح خودکار یا دستی فایل با نرم‌افزارهایی مثل MAGICS
• تعیین اندازه مناسب مثلث‌ها بر اساس دقت چاپ دستگاه

مرحله 3: ستاپ ماشین

هدف: آماده‌سازی پرینتر یا دستگاه AM برای شروع فرایند چاپ

مراحل:

• نصب و کالیبراسیون دستگاه
• انتخاب مواد چاپ (PLA، ABS، رزین، فلز و غیره)
• تنظیم پارامترهای چاپ: ارتفاع لایه، دما، سرعت چاپ، چگالی پرینت
• در محیط صنعتی: استفاده از سیستم‌های کنترل کیفیت برای تضمین صحت ساخت

نکات عملی:

• پرینترهای خانگی رابط کاربری ساده دارند و بیشتر مراحل خودکار است
• در محیط صنعتی، خطای ستاپ می‌تواند منجر به ضایعات یا نقص محصول شود

مرحله 4: ساخت قطعه (Printing)

هدف: تولید قطعه به صورت لایه به لایه

مراحل:

• اجرای فایل STL/AMF روی دستگاه
• پرینت لایه به لایه و پایش کیفیت
• توقف چاپ در صورت بروز خطا (Layer Shift یا مشکل مواد)

نکات کلیدی:

• دستگاه‌های صنعتی دقت و سرعت بیشتری دارند
• پرینترهای خانگی برای نمونه‌سازی و کاربردهای غیرصنعتی مناسب هستند

مرحله 5: حذف ضایعات و پاکسازی

هدف: آماده‌سازی قطعه برای پس‌پردازش

مراحل:

• حذف مواد پشتیبانی یا Supports
• شستشو و پاکسازی سطح قطعه از مواد اضافی
• خشک کردن قطعه قبل از مراحل بعدی

ابزارها:

• کاردک، برس، محلول شستشو، کمپرسور هوا

مرحله 6: پس‌پردازش قطعه

هدف: بهبود ظاهر، عملکرد و استحکام قطعه

مراحل:

• سنباده زدن یا صیقل دادن سطح قطعه
• رنگ‌آمیزی یا اعمال پوشش محافظ
• ترکیب با سایر اجزا یا مونتاژ
• تست عملکرد و دوام قطعه

نکات عملی:

• برخی قطعات نیازمند عملیات حرارتی یا استحکام‌بخشی با مواد شیمیایی هستند
• در پرینترهای فلزی، عملیات Sintering و Heat Treatment بعد از چاپ انجام می‌شود

مرحله 7: کاربرد نهایی

هدف: استفاده عملی از قطعه

کاربردها:

• نمونه اولیه برای تست طراحی و عملکرد
• محصول نهایی در صنایع پزشکی، هوافضا، خودرو و تجهیزات مصرفی
• نمونه‌های آموزشی یا خانگی برای نمایش و یادگیری

مرحله 8: بازخورد طراحی و بهبود محصول

هدف: بهینه‌سازی محصول و آماده‌سازی برای تولید گسترده

مراحل:

• بررسی عملکرد قطعه در محیط واقعی
• جمع‌آوری بازخورد و اصلاح طراحی
• اعمال تغییرات در CAD و آماده‌سازی نسخه بهینه
• مستندسازی نکات کلیدی برای پروژه‌های بعدی

مزیت:

• حفظ چرخه بهبود مستمر محصول
• کاهش خطا و افزایش کیفیت تولید در پروژه‌های بعدی

مزایای فرایند تولید افزایشی

تکنولوژی تولید افزایشی، یک روش نوین تولید است که به جای حذف مواد یا استفاده از قالب، قطعات را لایه به لایه می‌سازد. این فناوری مزایای زیادی دارد:

• امکان تولید قطعات پیچیده و توخالی
• صرفه‌جویی در مواد و هزینه
• تولید سریع نمونه اولیه (Rapid Prototyping)
• تولید مستقیم محصول نهایی

پرینترهای سه بعدی خانگی و شخصی با ویژگی‌هایی مانند کاربری آسان، قیمت مناسب و قابلیت قرارگیری روی میز، این فناوری را به خانه و دفتر کار منتقل کرده‌اند. در محیط‌های صنعتی، دقت و مهارت در نصب و راه‌اندازی دستگاه‌ها بسیار مهم است. همچنین برای مشاهده و  خرید پرینتر سه بعدی می‌توانید از طریق لینک مربوطه مراجعه نمایید.

جدول خلاصه مراحل AM

سخن پایانی

در حالیکه بیشتر خطاها به صورت خودکار مشخص شده و اصاح می گردند، اما گاهی به مداخلات دستی هم نیاز پیدا می کنند. در نتیجه نرم افزار ها باید مشکلات را مشخص نمایند، مثلا آنچه که تصور می کنند که مثلث ها را معکوس نموده، را نشان می دهند. از آنجایی که هندسه ها می – توانند بسیار پپچیده باشند، برای نرم افزار ها قدری مشکل است که تشخیص دهند نتیجه بدست آمده مشکلی دارد یا اینکه این شرایط، بخشی از منظور طراحی اصلی بوده است. همچنین برای مشاهده محصولات ما در حوزه اسکنر سه بعدی می‌توانید به لینک مربوطه مراجعه نمایید.

سوالات متداول

1. فرایند تولید افزایشی (AM) چیست و چه تفاوتی با روش‌های سنتی دارد؟
AM یک روش ساخت لایه به لایه است که برخلاف ماشین‌کاری CNC یا تزریق پلاستیک مواد را اضافه می‌کند، نه حذف. این روش امکان ساخت قطعات پیچیده و توخالی، کاهش ضایعات و نمونه‌سازی سریع را فراهم می‌کند.

2. چرا طراحی CAD اهمیت بالایی در AM دارد؟
تمام مراحل بعدی AM وابسته به دقت مدل CAD هستند. مدل‌ها باید حجمی، بدون فاصله و watertight باشند تا هنگام تبدیل به STL یا AMF و چاپ قطعه مشکلی ایجاد نشود.

3. چرا مرحله ستاپ ماشین در فرایند AM اهمیت زیادی دارد؟
ستاپ ماشین شامل آماده‌سازی دستگاه، انتخاب مواد و تنظیم پارامترهای چاپ است و تاثیر مستقیم روی دقت و کیفیت قطعه نهایی دارد. در دستگاه‌های صنعتی، هرگونه خطای ستاپ می‌تواند باعث ضایعات مواد یا عدم تطابق ابعادی شود. در دستگاه‌های خانگی، این مراحل ساده‌تر هستند، اما باز هم تنظیم دقیق مواد و دما برای جلوگیری از مشکلات چاپ ضروری است.