پارس پروژه پرتال خدمات دانشگاهی
کد محصول: me3
فرمت فایل: word
تعداد صفحات : 120 صفحه
قیمت : 25000 تومان
فصل اول : معرفي
1-1- مقدمه 1
1-2- اهميت و جايگاه نمونه¬سازي سريع در فرآيندهاي توليد 4
1-3- مزاياي فناوري نمونه¬سازي سريع 7
1-3-1-مزاياي استراتژيك 7
1-3-2-مزاياي توليد 8
1-3-3- مزيت در تصميم¬گيري 8
1-4- كاربرد و مصرف فناوري نمونه¬سازي سريع 8
فصل دوم : آشنايي با فناوري نمونه¬سازي سريع
2-1- انواع فرآيندهاي ساخت و جايگاه نمونه¬سازي سريع 11
2-2- زنجيره¬ي فرآيند نمونه¬سازي سريع 12
2-2-1- آماده¬سازي داده¬ها توسط طراحي به كمك كامپيوتر (CAD) 13
2-2-2- تبديل مدل CAD به فايل STL 13
2-2-3- پردازش فايل STL و آماده سازي اطلاعات براي ساخت 14
2-2-4- ساخت نمونه¬ي شاهد 14
2-2-5- فرآيندهاي ثانويه (تمام¬كاري، تميزكاري و آماده¬سازي) 14
2-3- اجزاي اصلي فرآيندهاي نمونه¬سازي سريع 14
2-3-1- داده¬هاي ورودي و نرم¬افزار 15
2-3-2- فرآيند 15
2-3-3- مواد مصرفي 16
2-32-4- كاربردها 16
2-4- انواع فرآيندهاي نمونه¬سازي سريع 16
فصل سوم : سيستمهاي نمونهسازي سريع
3-1- مقدمه 20
3-2- فرايند نمونهسازي سريع 21
3-2-1- مدل CAD 21
3-2-2- فايل STL 21
3-2-3- لايهبندي 22
3-2-4- تكيهگاه 22
3-2-5- ساخت 23
3-2-6- پس پردازش 23
3-3- استريوليتوگرافي (SLA) 23
3-3-1- مزايا 25
3-3-2- معايب 25
3-3-3-كاربردها 26
3-4- تف جوشي انتخابي ليزري (SLS) 26
3-4-1- مزايا 28
3-4-2-معايب 28
3-4-3-كاربردها 28
3-5- MJM 29
3-5-1- مزايا 30
3-5-2-معايب 30
3-5-3-كاربردها 31
3-6- FDM 31
3-6-1-مزايا 32
3-6-2- معايب 32
3-6-3-كاربردها 33
3-7- سيستمهاي EOS 33
3-7-1-فرايند 33
3-7-2-مواد 34
3-7-3- مزايا 35
3-7-4- معايب 36
3-7-5- كاربردها 36
3-8- LOM 37
3-8-1- فرايند 37
3-8-2- مزايا 38
3-8-3- معايب 39
3-8-4- كاربردها 39
3-9- چاپ سه بعدي 40
3-9-1- مزايا 41
3-9-2- معايب 42
3-10- SGC 42
3-10-1- فرايند 42
3-10-2- مزايا 43
3-10-3- معايب 43
3-10-4- كاربردها 44
3-11- سيستمهاي PATTERN MASTER , MODEL MAKER 44
3-11-1- فرايند 45
3-11-2- مزايا 45
3-11-3- معايب 46
3-11-4- كاربردها 46
3-12- سيستم SCS 47
3-12-1- فرايند 47
3-12-2- مزايا 48
3-12-3- معايب 48
3-13-سيستم SOLIFORM 48
3-13-1- مباني 49
3-13-2- فرايند 49
3-13-3- مزايا 49
3-13-4- معايب 50
3-13-5- كاربردها 50
3-14- LENS 50
3-14-1- مباني LENS بر اساس دو اصل 51
3-14-2- فرايند 51
3-14-3- مزايا 52
3-14-4- معايب 52
3-14-5- كاربردها 52
3-14-6- جهتگيريهاي آينده 53
3-15- تفتجوشي بازداري انتخابي (SIS) 53
3-15-1- مراحل 53
3-15- مزايا 55
3-16- ساخت پيراموني (Contour Crafting) 55
3-16-1- فرآيند 55
3-16-4- جهتگيريهاي آينده 59
فصل چهارم: كاربردها و اطلاعات موردي
4-1- مقدمه 60
4-2- اهميت و جايگاه فناوري 60
4-2-1- بهبود ارتباطات 60
4-2-2- اعمال سريع تغييرات و اصلاحات 61
4-2-3- تقويت و پردازش ايده¬ها و پيشنهادها 62
4-2-4- طراحي تجسمي و بازاريابي 62
4-2-5- كنترل اطلاعات CAD 62
4-2-6- آزمايش¬هاي كاربردي 63
4-2-7- ابزارسازي 63
4-2-8- ريخته¬گري فلزات 63
4-3- مطالعه موردي 64
4-3-1- خودروسازي 64
4-3-2- هوافضا 67
4-3-3- پزشكي 69
4-3-4- هنر 73
4-3-5- معماري 75
4-3-6- صنايع الكترونيك 77
4-3-7- جواهرسازي 78
فصل پنجم : وضعيت و دورنماي نمونه¬سازي و ابزارسازي سريع در ايران و جهان
5-1- مقدمه 79
5-2- وضعيت صنعتي 80
5-3- بازار مصرف 81
5-4- بازار اوليه 82
5-4-1- تجهيزات 82
5-4-2- ساخت نمونههاي شاهد 85
5-4-3- خدمات مهندسي 86
5-4-4- درآمد 88
5-5- بازار ثانويه 89
5-6- درآمد جهاني 89
5-7- تحقيق و توسعه 89
5-8- چرخه¬ي عمر فناوري 92
5-9- پيش بيني وضعيت آينده 94
5-10- الگوي پيشرفت و استراتژي توسعه در كشورهاي صنعتي 97
5-10-1- آمريكاي شمالي 97
5-10-2- اروپا 99
5-10-3- آسيا 102
5-10-4- مناطق ديگر 107
5-11- وضعيت ايران 108
12-11-1- جايگاه جهاني 108
5-11-2- موقعيت در آسيا 110
5-11-3- وضعيت خاورميانه 111
5-11-4- تحليل وضعيت كشور و تنگناهاي موجود 112
فهرست اشكال
شكل 1-1- تهيهي نقشههاي برجسته مكانيابي با استفاده از صفحاتي از جنس موم 2
شكل 1-2- تصويري از مجسمهسازي با استفاده از سخت كردن پليمرها توسط اشعهي ليزر 3
شكل 1-3- تغييرات پيچيدگي و زمان ساخت مدلها با پيشرفت فناوري 5
شكل 1-4- مقايسهي چرخهي توليد در روشهاي متداول و سيستمهايي بر پايهي فناوري
نمونهسازي سريع . 5
شكل 1-5- ارتباط بين هزينههاي توليد با تعداد قطعات در نمونهسازي سنتي و سريع 7
شكل 1-6- متداولترين زمينههاي استفاده از محصولات نمونهسازي سريع در صنعت 9
شكل1-7- بازار مصرف فناوري نمونهسازي و ابزارسازي سريع در صنايع مختلف . 9
شكل 1-8- چگونگي توزيع كاربرد نمونههاي شاهد توليدي به روش نمونهسازي سريع
در صنعت . 10
شكل 2-1- روشهاي مختلف ساخت و توليد 11
شكل 2-2- زنجيرهي فرآيند نمونهسازي سريع 13
شكل 2-3- اجزاي اصلي در فرآيندهاي نمونههاي سريع كه بر سرعت پيشرفت فناوري
مؤثر است 15
شكل 3-1- مراحل كلي در نمونهسازي سريع 20
شكل 3-2- فايل STL مدل يك ميلينگ 22
شكل 3- 3- قطعات توليد شده بوسيله فرايند SLA بر روي پلتفرم دستگاه، تكيهگاهها در زير قطعات
ديده ميشوند. 22
شكل 3-4- شماتيك دستگاه استريوليتوگرافي . 24
شكل 3- 5- SLA7000 قادر است قطعهاي به ابعاد 508 mm 508 584 را توليد كند. 25
شكل 3-6- مدل SLA يك موتور بنز چهار سيلندر ديزلي كه در مقياس يك به يك به منظور تست
مونتاژپذيري توليد شده است، به اين ترتيب 80% در هزينه صرفهجويي شده است 26
شكل 3-7- شماتيك دستگاه SLS 27
شكل 3-8- SLS مدل SinterStation HiQ مي تواند قطعاتي با ابعاد 381×330×457 ميليمتر را
توليد كند. 27
شكل 3-9- نمونهاي از قطعات توليد شده به روش SLS، از چپ به راست توسط پودر پليآميد، ماسه و
همان قطعه از پودر فلز. 28
شكل 3-10- راست: شماتيك يك دستگاه MJM، چپ: مراحل كار در فرايند MJM 29
شكل 3-11- نمونه قطعات توليدي توسط Invision HR 3D، در شكل سمت راست مدل مومي و
مدل فلزي تهيه شده از فرايند ريختهگري دقيق نشان داده شده است. 30
شكل 3-12- قطعات ساخته شده توسط ترموجت 30
شكل 3-13- قطعات ساخته شده توسط ترموجت 31
شكل 3-14- شماتيك فرايند FDM 31
شكل 3-15- FDM مدل TITAN ميتواند قطعاتي با ابعاد 408×408×355 ميليمتر را توليد كند 32
شكل 3-16- مدل يكبيل مكانيكي با استفاده از فراين FDM 33
شكل 3-17- قطعه ساخته شده به روش EOS-M با استفاده از پودر فلز 35
شكل 3-18- باك خودرو ساخته شده به رش EOS-P با استفاده از پودر پلاستيك 35
شكل 3-19- سمت راست: ماهيچه ساخته شده به روش EOS-S با استفاده از ماسه، سمت چپ:
بلوك موتور خودرو كه با استفاده از يك ماهيچه ساخته شده به اين روش ريختگي شده است. 36
شكل 3-20- شماتيك دستگاه LOM 37
شكل 3-21- جدا كردن مواد اضافي از بلوك و رسيدن به قطعه نهايي 38
شكل 3-22- قطعات ساخته شده از روش LOM 39
شكل 3-23- شماتيك مراحل ساخت در فرايند چاپ سه بعدي 40
شكل 3- 24- نمونهاي از يك قطعه چند رنگ ساخته شده بوسيله دستگاه Sepectrum Z510 41
شكل 3-25- كاربردهاي متنوع قطعات ساخته شه از فرايند چاپ سه بعدي 41
شكل 3-26- شماتيك دستگاه SCG 42
شكل 3-27-مراحل فرايند SGC 43
شكل 3-28- دونمونه قطعات ساخته شده به روش SCG از جنس اپوكسي، راست: پره پمپ، چپ:
چرخ ژنوا 44
شكل 3-29-مدل حلقه توليد شده با استفاده از Patern Master 44
شكل 3-30- شماتيك دستگاه Model Maker 45
شكل 3-31- نماي ميزكار دستگاه MM II 46
شكل 3-32- تكهاي از يك دستبند كه با استفاده از MM II ساخته شده است، از چپ به راست:
مدل CAD، مدل مومي، قطعه نهايي . 47
شكل 3-33- كاربردهاي فرايند SCS: 1- به عنوان نمونه اصلي در يختهگري 2- ايپليمر، به
جهت مطالعات آيروديناميكي 3- منيفولد، به منظور انجام تست مونتاژپذيري 4- پاي IC 48
شكل 3-34- نمونه ساخته شده از فرايند SCS از رزيني با خواص لاستيكي . 48
شكل 3-35-نمونه ساخته شده از فرايند Soliform . 49
شكل 3-36- نمايي از دستگاه LENSTM 750 50
شكل 3-37-شماتيك فرآيند LENS 51
شكل 3-38- ساخت تيغهاي با ضخامت ناچيز از فرآيند LENS 51
شكل 3-39- دو نمونه از كاربردهاي فرآيند LENS، راست: تعمير يك آب بند راهگاهي دورا، 53
چپ: يك ايمپلنت . 53
شكل 3-40- مراحل فرآيند SIS 53
شكل 3-41- خارج كردن قطعه ساخته شده 54
شكل 3-42 – قطعات نمونه ساخته شده بروش SIS 55
شكل 3-43 – قسمت كلگي دستگاه CC در حين ساخت ديواره مخروطي 56
شكل 3-44 – شماتيك فرآيند ساخت پيراموني 56
شكل 3-45 – راست : پروفسور خوشنويس در كنار دستگاه ساخت پيراموني، چپ : شماتيك
دستگاه CC 57
شكل 3-46 – كانالهاي تأسيسات درون ديوارها 58
شكل 3-47 – شماتيك ديوارها و نحوه نصب تأسيسات در آنها 58
شكل 4-1- نرخ افزايش هزينه براي تغيير يا اصلاح طرح در چرخة توسعة محصول. دايرههاي موجود
در نمودار از نتايج گزارش شده توسعه شركت Ricoh Copier استخراج شده است . 61
شكل 4-2- مجراي ورودي هوا در توربين موتور گازي. شكل سمت چپ الگوي ريختهگري دقيق
از جنس پلي كربنات و قطعه سمت راست محصول حاصل را نشان ميدهد. 67
شكل 4-3- ساخت مدلي از مغز انسان از تلفيق تكنولوژي MRI و SLA 70
شكل4-4- جراحي ترميمي گوش بيروني با استفاده از فرآيند FDM 71
شكل 4-5- ساخت قطعهي جايگزين كشكك زانو به روش SLS 72
شكل 4-6- تأثير استفاده از فناوري SLS در ميزان جذب دارو از پوششهاي انتقال دارو 73
شكل 4-7- طرح تجسمي – تخيلي در پروژهي CALM 74
شكل 4-8- طرح تجسمي – تخيلي يك قايق در پروژهي CALM 74
شكل 4-9- تهيهي مدلي از مجسمهاي قديمي به منظور حفظ آثار باستاني 75
شكل 4-10 – سازههايي كه توسط RP ساخته شدهاند 76
شكل 4-11- مدلهاي ساخته شده توسط SLS 77
شكل 4-12- مدلهاي ساخته شده به روش چاپ سه بعدي (3DP) 77
شكل 4-13- مدلها و انگشتري ساخته شده توسط فناوري RP 78
شكل 5-1- بازار مصرف فرآيندهاي نمونهسازي و ابزارسازي سريع در صنايع مختلف جهان 80.
شكل 5-2 – توزيع كاربرد نمونههاي شاهد توليدي به روش سريع در صنعت 80
شكل 5-3- روند رو به ازدياد ساخت و فروش دستگاههاي RP در سالهاي مختلف. (ب) كشورهاي
صنعتي مهم 81
شكل 5-4- توزيع جغرافيايي نصب سيستمهاي RP در دنيا بر حسب (الف) قاره 82
شكل 5-5- متوسط رشد خريد و نصف تجهيزات RP در كشورهاي مختلف صنعتي در پنج
سال گذشته 83
شكل 5-6 – توزيع جغرافيايي سازندگان سيستمهاي RP در دنيا 85
شكل 5-7- سهم سه كشور آمريكا، ژاپن و آلمان از بازار فروش تجهيزات RP 85
شكل 5-8- تعداد مدلهاي توليد شده به روش سريع در سالهاي 1377 تا 1379 86
شكل 5-9 – توزيغ جغرافيايي دفاتر خدمات مهندسي در جهان 86
شكل 5-10- سهم تقريبي روشهاي مختلف نمونهسازي سريع در ارائه خدمات مهندسي 87
شكل 5-11- روند تقليل نصب دستگاههاي RP در دفاتر خدمات مهندسي در سالهاي 1376
تا 1379 87
شكل 5-12- درآمد حاصل از بازار اوليه RP در سالهاي مختلف 88
شكل 5-13- روند رو به ازدياد ثبت اختراع در آمريكا در زمينهي فناوري نمونهسازي سريع 90
شكل 5-14- نمو تجهيزات RP در مراكز آموزشي و پژوهشي 90
شكل 5-15- توزيع جهاني سيستمهاي نمونهسازي سريع در مراكز آموزشي و پژوهشي 91
شكل 5-16- نمودار تصويري چرخهي يك فناوري (TALC) 93
شكل 5-17- پيشبيني جايگاه CAD و RP در چرخهي عمر فناوري 94
شكل 5-18- توزيع تجهيزات نمونهسازي سريع در مراكز مختلف آسيا 103
شكل 5-19- سهم روشهاي مختلف نمونهسازي سريع در ابزار مصرف آسيا 103
شكل 5-20- توزيع مصرف فناوري RP در صنايع ژاپن 105
شكل 5-21- استفادهي ايران از فناوري RP در مقايسه با كشورهاي صنعتي 109
شكل 5-22- توزيع تجهيزات RP در قارههاي مختلف 110
شكل 5-23- مقايسه وضعيت ايران با برخي از كشورهاي آسيايي از لحاظ تجهيزات
نمونهسازي سريع . 110
شكل 5-24- موقعيت ايران در منطقه خاورميانه از لحاظ تجهيزات RP 111
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 1-1- روند پيشرفت فناوريهاي مهم و جايگاه روش نمونهسازي سريع بين آنها 4
جدول 1-2- دستهبندي انواع نمونههاي شاهد قابل ساخت توسط فناوري نمونهسازي سريع 6
جدول 2-1- روند توسعهي روشهاي اصلي نمونهسازي سريع در دنيا 18
جدول 2-2- گروهبندي روشهاي اصلي نمونهسازي بر حسب حالت ماده مورد مصرف 19
جدول 4-1- مقايسهي زمان مورد نياز (روز) براي توليد شش الگوي مختلف از مجراهاي سوخت و هوا و
دود در يك موتور احتراق داخلي 68
جدول 4-2- زمان و هزينه صرف شده براي نمونهسازي قطعات الكترونيكي به روشهاي مختلف در
شركت Texas Instruments . 78
جدول 5-1- سازندگان اصلي تجهيزات نمونهسريع و انواع سيستمهاي موجود 84
جدول 5-2- پيش بيني درآمد جهاني حاصل از فناوري RP در سالهاي 1376 تا 1379
(ميليون دلار) 89
جدول 5-3- فهرست الفبايي و آدرس الكترونيكي برخي از مراكز دانشگاهي مهم كه در زمينه RP
فعاليت ميكنند 91
جدول 5-4- پيشبيني زمينههاي رشد و توسعه فناوري RP در آينهي نزديك و دور 95
جدول 5-5- پيشبيني تعداد دستگاههاي RP برخي از كشورها در سال 1380 109
چكيده
در طي ساليان متمادي صنعتگر و مصرف كننده در يك نكته به اشتراك رسيدهاند كه انتظار سطح بالايي از كيفيت و اطمينان محصول داشته باشند. براي آنكه بتوان در سطح جهاني قابليت رقابت داشت شركتها بطور ممتد در قسمت فشار براي ارايه محصولات و فرآيندهاي جديد به بازار مصرف در زمان كوتاهتر و در عين حال با كيفيت و عملكرد بالاتر هستند. آنچه كه از اهميت ويژهاي برخوردار است، اطمينان از انطباق دقيق قطعات براي توليد يك محصول جديد و حصول مشخصههاي اوليه آن در كوتاهترين زمان ممكن ميباشد اين انتظارات با بكارگيري روشهاي سنتي كه در طي سالها حداكثر توان خود را نشان دادهاند امكانپذير نيست، بنابراين همين امر موجب پديد آمدن فناوري توليد جديدي در چند دهه اخير بنام نمونهسازي و ابزارسازي سريع شده است كه توانسته تأثيري شگرفي در توليد و پيشرفت شركتها و جوامع داراي اين تكنولوژي داشته است. امروزه كشورها كه از نظر علمي وصنعتي مطرح هستند در حال ساخت دستگاههاي نمونهسازي سريع و سوق دادن توليدات خود به سوي استفاده از اين فناوري هستند، و همچنين سرمايهگذاري و برنامهريزي وسيعي از سوي اين كشورها جهت مطالعه بيشتر در اين جهت براي بهبود فرآيندها و افزايش دامنه مواد اوليه مورد استفاده در اين فناوري شده و ميشود.
1-1- مقدمه
امروزه توليد سريع قطعات مهندسي و صنعتي از اهميت ويژهاي برخوردار است. بازار پوياي تجارت جهاني و فشردگي رقابت بين توليدكنندگان موجب شده است تا زمان ارائهي يك محصول به بازار مصرف، عامل تعيين كنندهي فروش باشد.
در حقيقت، موفقيت يك محصول با چرخهي طراحي تا توليد آن ارتباط تنگاتنگ دارد. زمان توسعهي محصول، قابليت توزيع سريع در بازار و به روز نگه داشتن طرح از جمله مهمترين عواملي هستند كه برتري در رقابت را تعيين ميكنند. براي نمونه ميتوان به صنعت خودرو اشاره نمود كه در آن تعداد سازندگان و تنوع انتظارات مشتري عرصهي رقابتي سنگيني را به وجود آورده است. اهميت موضوع به حدي است كه پس از تجربهي مهندسي معكوس و مهندسي هم زمان، دههي اول قرن بيست و يكم به دههي سرعت مرسوم شده است.
از طرف ديگر، رشد صنعتي با شتابي بي مانند نسبت به گذشته در حال گسترش است. اين رشد نه تنها مستلزم افزايش سرعت توليد، بلكه نيازمند ارائهي طرحهاي نو و متنوع نيز ميباشد. به علاوه، پيچيدگي طرحهاي مهندسي به طور مداوم در حال افزايش است به طوري كه صنعت، تشنهي توسعهي روشهاي نو با ويژگيهاي خاص است كه بتواند در حداقل زمان، محصول را به بازار عرضه كند. گسترش كاربرد رايانهها در تمام فرآيندهاي ساخت گواهي گويا از نياز صنعت به بهبود كيفيت، افزايش بهرهوري، كاهش زمان و اجراي طرحهاي پيچيده است. فناوريهاي نمونه سازي، ابزارسازي و ساخت و توليد سريع نقش به سزايي در اين زمينه دارند. ويژگي اصلي فرآيندهاي ياد شده، كاهش زمان ساخت نمونههاي شاهد (نمونهي شاهد اولين الگو از محصولي است كه بايد طراحي، ساخته و يا نسخهبرداري شود)، كمك در طراحي محصول، قطعهسازي و ابزارسازي سريع است.
اگرچه بيش از پانزده سال از قدمت به كارگيري فناوري نمونهسازي سريع در مقياس تجاري نميگذرد، ولي ريشههاي پيدايش و شكلگيري آن را بايد در قرن نوزدهم جستجو كرد. بلندر در سال 1890 با استفاده از تعداد زيادي صفحات از جنس موم، قالبهايي براي تهيهي نقشههاي برجستهي مكانيابي توليد كرد. اين فرآيند بر پايهي حك كردن خطوط نقشهها روي يك سري از صفحات مومي و برش صفحات از روي خطوط نقشهها و روي هم قرار گرفتن صفحات طراحي شده بود (شكل 1-1). پيشرفت اين روش را ميتوان در ساخت قالبهاي ريختهگري براساس فرآيند ياد شده در سال 1972 مشاهده كرد.
شكل 1-1- تهيهي نقشههاي برجسته مكانيابي با استفاده از صفحاتي از جنس موم [1].
در ادامه ميتوان به مجسمهسازي از طريق عكاسي در قرن نوزدهم اشاره كرد كه تصاوير قرينه مدلهاي سه بعدي از طريق عكسبرداري هم زمان توسط بيست و چهار دوربين كه در اطراف مدل و در محفظهاي استوانهاي شكل قرار داشتند، تهيه شد. در حقيقت از هر عكس جهت تهيهي يك بيست و چهارم از انحناي مدل استفاده ميشد. پيشرفت اين روش را ميتوان در ساخت مدلها به روشهاي مختلف مشاهده كرد. به عنوان نمونه روشي كه در سالهاي 1944- 1935 مورد استفاده قرار ميگرفت بر مبناي تابش خطوط تيره و روشن با پهناي ثابت بر قسمتهاي مختلف مدل و عكسبرداري از آن استوار بود. براساس خطوط تيره و روشن به دست آمده از عكسبرداري، ورق برش داده ميشد و از چسباندن قسمتهاي برش يافته به يكديگر، قطعهي موردنظر به دست ميآمد. مانز در سال 1956 با سخت كردن محلول امولسيوني با قابليت عبور نور، اصول اوليهي روش استريوليتوگرافي را پايهريزي كرد. در اين روش محلول امولسيون براساس طرح اسكن لايه به لايهي قطعه با اعمال فشار،فشرده و سخت ميشد و لايهها به ترتيب روي يكديگر قرار ميگرفتند. در سال 1968، اولين روش براساس كاربرد ليزر در نمونهسازي سريع توسط سوئينسون پايهگذاري شد. در اين روش پليمرهاي حساس به نور بر اثر برخورد دو دسته اشعهي ليزر همگرا سخت ميشدند (شكل 1-2).
شكل 1-2- تصويري از مجسمهسازي با استفاده از سخت كردن پليمرها توسط اشعهي ليزر [1].
در سال 1971 از اشعهي ليزر جهت ذوب و اتصال پودر مواد استفاده شد. كيراد با انجام اين فرآيند اصول اوليه تف جوشي ليزري را بنا نهاد. در سال 1981، سخت كردن رزينهاي مايع حساس به نور ماوراء بنفش به صورت لايه به لايه توسط كوداما انجام شد. با اين وجود، استفادهي اقتصادي از فناوري نمونهسازي سريع در صنعت از سال 1988 آغاز شد. اگر به روند پيشرفت فناوري با زمان در جدول (1-1) توجه كنيم، گسترش نمونهسازي سريع در مقياس تجاري را ميتوان مديون پيشرفت گسترده در مدلسازي سه بعدي كامپيوتري دانست. در واقع با پيشرفت فرآيندهاي وابسته به كامپيوتر مانند سيستم طراحي توسط كامپيوتر، ساخت توسط كامپيوتر و ابزار كنترل عددي توسط كامپيوتر ، استفاده از روشهاي نمونهسازي سريع با سرعت بيشتري افزايش يافت. شايان ذكر است كه سرعت رشد فرآيندهاي نمونهسازي سريع از آغاز فعاليت تجاري حدود 50-40 درصد بوده است. اين در حالي است كه متوسط رشد فرآيندهايي مانند CNC حدود 11% و فرآيندهاي CAD حدود 22% بوده است. اين موضوع به خوبي اهميت و سرعت رشد فرآيندهاي نمونهسازي سريع را نشان ميدهد.
جدول 1-1- روند پيشرفت فناوريهاي مهم و جايگاه روش نمونهسازي سريع بين آنها [1].
1-2- اهميت و جايگاه نمونهسازي سريع در فرآيندهاي توليد
براي درك بهتر و بيشتر اهميت و جايگاه نمونهسازي سريع، بهتر است بر چگونگي تكامل اين فناوري مروري داشته باشيم. عصر نمونهسازي تاكنون سه دوره را پشت سر گذاشته است:
wدر دورهي اول كه از اواسط دههي 1960 آغاز شد، مبناي مدلسازي هندسي، نقشهكشي دوبعدي بود كه مجموعهي از خطوط صاف و منحني، نماي بيروني قطعه را نشان ميداد. نمونهسازي در اين دوره به صورت دستي و سنتي كه از سالها پيش رونق داشت، در جريان بود.
wدر دورهي دوم كه از اواسط دههي 1970 آغاز شد، مبناي مدلسازي هندسي، نقشهكشي سه بعدي و مدلسازي سطحي بود. در اين دوره، CAM با استفاده از مدلسازي سطحي ميسر شده بود. در نتيجه نمونهسازي متحول و ماشين كاري با كنترل عددي، نمونهسازي مجاري و شبيه سازي رايانهاي گسترش يافت. از مهمترين خصوصيات اين دوره، افزايش پيچيدگي مدلهاست و از مشكلات آن نيز ميتوان به عدم توانايي در مدلسازي هندسي داخل نمونهها اشاره كرد.
wدر دورهي سوم كه اواسط دههي 1980 آغاز شده است، مبناي مدلسازي هندسي، الگوي حالت جامد است كه در آن با گسترش نرمافزارهاي كامپيوتري توانايي مدلسازي داخل نمونهها به خوبي سطوح خارجي ميسر است. ساخت قطعات با تحولي شگرف رو به رو شد.
چگونگي اثر استفاده از اين فرآيندها در كاهش زمان مدلسازي با توجه به افزايش پيچيدگي طرحهاي مهندسي در شكل (1-3) نشان داده شده است. اين شكل بيانگر پيشرفت عصر نمونهسازي است كه روند تكامل آن پيش از اين بيان شد. با ظهور سيستمهاي طراحي مهندسي توسط رايانه و همچنين توسعهي فرآيندهاي كنترل عددي به كمك رايانه تقليل زيادي در زمان ساخت نمونههاي شاهد ايجاد شد. با اين وجود، پيچيده شدن طرحها دوباره سبب افزايش اين زمان گرديد. با تلفيق قابليتهاي رايانه و فناوريهاي پيشرفتهاي مانند ليزر، عصر نمونهسازي سريع در سال 1988 آغاز و به سرعت گسترش يافت كه كاهش شديد زمان ساخت نمونهها را در پي داشت. به دليل قابليتهاي ويژه، رشد اين فناوري در سالهاي اوليه بيش از 100% بوده است.
شكل 1-3- تغييرات پيچيدگي و زمان ساخت مدلها با پيشرفت فناوري [1].
همانطور كه اشاره شد، جهتگيري فرآيندهاي ساخت به سمتي است كه زمان چرخهي طراحي تا توليد به حداقل برسد. در شكل (1-4) مراحل مختلف توليد در سيستمهايي به روش متداول استفاده از فناوري نمونهسازي سريع نشان داده شده است. همانطور كه ملاحظه ميشود فناوريهاي نمونهسازي و ابزارسازي سريع در حلقهي مياني چرخهي توليد قرار دارند و پل ارتباطي بين مراحل طراحي و ساخت هستند. نكتهي قابل توجه در به كارگيري فناوريهاي ياد شده، كاهش زمان و هزينه است كه نقش اساسي در بهينه سازي توليد دارد.