مقاله طراحی و مدلسازی کامپیوتری

اختصاصی از یارا فایل مقاله طراحی و مدلسازی کامپیوتری دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:33

فهرست مطالب:
1-    مروری بر نمونه سازی سریع rapid Prototyping
2-    پروسه های پایه (اساسی) Basic Process
3-    انواع روش های نمونه سازی سریع
-    استریولیتوگرافی Stereo Lithography (SLA)
-    ساخت اشیاء لایه لایه Laminated Object Manufacturing (LOM)
-    سینتر انتخابی توسط لیزر Selective Laser Sintering (SLS)
-    Fused Deposition Modeling (FDM)
-    Solid Ground Curing (SGC)
-    3D Ink Jet Printing (3Dp)
4-    کاربردهای نمونه سازی سریع
5-    آینده نمونه سازی سریع

چکیده:

مروری بر نمونه سازی سریع
واژه (Rapid prototyping) RP به روشی اطلاق می شود که در آن از اطلاعات CAD، مدل فیزیکی ساخته می شود.
این پرینترهای 3 بعدی به طراح اجازه می دهد تا به جای تصاویر دو بعدی، سریع تر به نمونه های محسوس طرحشان دسترسی داشته باشند. همچنین مدلهایی استفاده هایی متعدد می توانند داشته باشند: آنها به عنوان یک وسیله بصری عالی، باعث سهولت ارتباط بین همکاران و یا مشتری ها می شوند علاوه بر این از نمونه ها می توان برای تست طرح استفاده کرد. برای مثال یک مهندس هوافضا برای اندازه گیری نیروها در تونل باد نیاز به مدل دارد.
طـراح ها هـمیشه از مدل اسـتفاده می کنند. RP به آنها این امکان را می دهد که سریع تر و ارزان تر و دقیق تر نمونه را بسازند.
علاوه بر ساخت نمونه و روش های RP برای ساخت ابزار (Rapid tooling) و حتی ساخت قطعات (Rapid manufacturing) استفاده می شوند. برای تعداد کم و اشیاء پیچیده RP اغلب بهترین روش ساخت موجود است.
البته واژه سریع نسبی است، اکثر نمونه ها به زمان ساخت 3 تا 72 ساعت نیاز دارند، که بستگی به اندازه و پیچیدگی آنها دارد. این ممکن است کند به نظر برسد ولی در مقایسه با هفته یا ماه ها که در اکثر روش های دیگر از قبیل ماشینکاری برای ساخت نمونه صرف می شود، سریع تر می باشد. این کاهش زمان به سازنده اجازه می دهد که محصولات را سریع تر و ارزان تر به بازار ارائه کند.
حداقل شش تکنیک RP در دسترس است که هر کدام نقاط ضعف و قوت منحصر به فردی دارند، چون تکنولوژی RP، به صورت روزافزون در کاربردهایی به غیر از نمونه سازی استفاده می شود، از آن به عنوان Computer Automated manufacturing یا Layered Manufacturing  یا Solid Free-From Fabrication (S.F.F) یا Solid Free Form Manufacturing یاد می شود.
Layered Manufacturing: به طور خاص پروسه هایی را که در همه تکنیکها استفاده می شود، بیان می کند. توسط یک نرم افزار، مدل CAD به لایه های نازکی «حدود m 1/0» برش خورده و هر لایه بر روی لایه دیگری قرار می گیرد.
RP یک روش افزایشی (Additive) است، که لایه هایی از کاغذ، واکس یا پلاستیک را برای تولید یک قطعه جامد با هم ترکیب می کنند. این درست برخلاف روش های ماشینکاری قدیمی «تراشکاری، فرزکاری، سنگ زنی و ...» است که روش های Subtractive هستند که در آنها برای درست کردن قطعه، موازد از یک بلوک برداشته می شوند.
طبیعت روش های افزودنی RP آن است که می توان با آنها اجسامی با سطوح داخلی پیچیده ساخت که نمی توان توسط هیچ روش دیگری تولید کرد.
البته RP روش کاملی نیست، حجم قطعه بسته به نوع ماشین RP به m3 125/0 یا کمتر محدود می شود. ساخت نمونه های فلزی مشکل است که تصور می شود این مشکل در آینده نزدیک برطرف می شود.
برای قطعات فلزی، تولید بالا یا قطعات ساده، تکنیکهای ساخت مرسوم معمولاً اقتصادی تر هستند. اگر از محدودیت های ذکر شده بالا بگذریم، باید گفت RP تکنولوژی است که در پروسه های ساخت انقلابی ایجاد کرده است.

2- پروسه های پایه Basic Process
با وجود اینکه چندین روش RP وجود دارد ولی در تمامی آنها پنج مرحله زیر مشترک است:
1-    ایجاد مدل CAD از طرح
2-    تبدیل مدل CAD به فرمت STL
3-    برش فایل STL به لایه های نازک
4-    ساخت مدل به صورت لایه های روی یکدیگر
5-    تمیز کردن و پرداخت مدل
1-    ایجاد مدل CAD: ابتدا جسم توسط یک نرم افزار CAD مدل سازی می شود، مدل سازی های Solid از قبیل Pro Engineer نسبت به مدل سازی های Wire Frame از قبیل اتوکد، اشیاء سه بعدی دقیق تری مدل می کنند، که در نهایت به بهتر شدن نتایج مشخص می شود.
2-    تبدیل به فرمت STL: نرم افزارهای CAD مختلف، از الکوریتم های متفاوتی برای ارائه جسم سه بعدی استفاده می کنند، برای ایجاد سازگاری، فرمت STL (استریولیتوگرافی، اولین روش RP) به عنوان فرمت استاندارد صنعت RP پذیرفته شده است. بنابراین گام بعدی تبدیل فایل CAD به فرمت STL می باشد، این فرمت سطح سه بعدی را به وسیله مجموعه ای از مثلث های صفحه  ارائه می کند. چون فایل های STL از المانهای صفحه ای استفاده می کنند، قادر نیستند سطوح منحنی را دقیقاً ارائه کنند، با افزایش تعداد مثلثها تقریب بهبود می یابد، ولی این کار منجر به افزایش حجم فایل می شود، فایل های بزرگ و پیچیده به زمان بیشتری برای پیش پردازش و ساخت نیاز دارند، در نتیجه طراح باید در تولید یک فایل STL بین دقت و مدیریت پذیری تعادل ایجاد کند. چون فرمت STL جهانی می باشد، این مرحله نیز در میان تمامی روش های RP مشترک است.
3-    برش فایل STL:  در گام سوم، برنامه پیش پردازش فایل STL را برای ساخت آماده می کند، چندین برنامه موجود است که در هر کدام به استفاده کننده، اجازه داده می شود تا اندازه (size)، مکان (location) و جهت مدل (orientertion) را تنظیم کند. جهت دهی مدل به چند دلیل مهم است: اول آنکه خواص مدل در جهات مختلف، متفاوت است، به عنوان مثال نمونه ها معمولاً در جهت Z ضعیف تر و کم دقت تر می باشند، علاوه بر این، جهت دهی قطعه تا حدی زمان لازم برای ساخت مدل را مشخص می کند، قرار دادن ابعاد کوتاهتر در جهت Z منجر به کاهش تعداد لایه ها در این جهت می شود، که در نهایت باعث کاهش زمان ساخت می گردد.
بسته به تکنیک مورد استفاده، نرم افزارهای پیش پردازش مدل STL را به لایه هایی با ضخامت 01/0 تا 7/0 میلی متر برش می زنند. این برنامه ها ممکن است برای تولید یک سازه جایی به عنوان تکیه گاه مدل، در زمان تولید نیز در نظر بگیرند.
تکیه گاه ها برای قسمتهای ظریف و نازک شبیه به قسمتهای آویزان، حفره های داخلی و قسمتهایی که در آنها دیواره نازک است مفید می باشند. هر سازند ماشین RP نرم افزار پیش پردازش مخصوص به خود را ارائه می کند.
4-    ساخت لایه به لایه: گاه چهارم، ساخت واقعی قطعه است. با استفاده از روش های RP، ماشین RP در هر بار یک لایه از پلیمر، کاغذ یا پود فلز را می سازد. اکثر ماشین ها خودگردان «اتومات» بوده و نیاز کمتری به مداخله انسان دارند.
5-    تمیزکاری و پرداخت: گام نهایی است که شامل برداشتن نمونه از ماشین و جدا کردن هرگونه، تکیه گاه است، بعضی از مواد حساس به نور، باید قبل از استفاده پخته شوند، ممکن است نمونه به تمیز کردن جزئی و پرداخت سطح نیز، نیاز داشته باشند.
ماسه زنی «sanding» آب بندی و درزبندی (sealing) و یا رنگ کاری باعث می شود مدل دارای ظاهر و دوامی بهتر باشد.