نمونه سازی سریع

نمونه سازی سریع در واقع همان چیزی است که امروزه در ادبیات علمی به آن ساخت افزایشی و در ادبیات تجاری به آن پرینت سه بعدی گفته می شود. این عنوان نام قدیمی تر و البته غیر استاندارد برای همین مفهوم امروزی پرینت سه بعدی است. کسانی که از قدیم تر با فناوری پرینت سه بعدی، آشنا هستند آن را با عنوان نمونه سازی سریع می شناسند و در کنار آن با عناوینی مثل قالب سازی سریع و ساخت سریع نیز آشنا هستند. اما امروزه عناوین استانداردی برای این فناوری انتخاب شده است و نمونه سازی سریع به عنوان یکی از کاربرد های پرینت سه بعدی یا ساخت افزایشی شناخته می شود. در این مقاله با عنوان نمونه سازی سریع و کاربرد های آن در صنعت آشنا می شوید. 

نمونه سازی سریع

تصور کنید در جهانی زندگی می کنید که ماشین ها خودشان قادر به تشخیص عیوب پیش آمده در خودشان هستند و خودشان نیز می توانند این عیوب را بر طرف کنند، این ماشین ها از بدن انسان الهام گرفته شده اند و نیازی به تعمیرات و نگهداری ندارند، چراکه این ماشین ها خود تعمیر هستند (Self Healing Machines)، هر گاه قسمتی از ماشین مشکلی پیدا کرده و یا خراب شود، آن ماشین می تواند آن قطعه را به سرعت در درون خود بسازد و با قطعه خراب جایگزین کند.

تصور کنید که دیگر نیازی به خرید یک قطعه و یا یک وسیله و یا هر چیز دیگری از شرکت ها و کارخانجات تولید کننده نداشته باشید، دیگر نیاز ندارید یک قطعه را سفارش داده و آن را از آن طرف دنیا با کشتی بفرستند، بلکه با یک تماس از طریق اینترنت درخواست خود را به شرکت می دهید و شرکت فایل سه بعدی CAD آن قطعه را برای شما مخابره می کند و شما آن فایل را پرینت گرفته و قطعه مورد نظر را درون کارخانه، دفتر کار و یا حتی درون خانه خودتان در چند دقیقه تولید می کنید. در این دنیا دیگر تولید کننده ها فقط تولید کنندگان ایده و طراح یک فایل CAD هستند.

نمونه سازی و مدل سازی

مدل نمونه سازی سریع
مدل نمونه سازی سریع

نمونه سازی یک فرآیند برای ساختن یک مدل از یک سیستم است. نمونه ها و مدل ها به طراحان کمک می کنند تا محصول نهایی کارایی بهتر و راحت تری را داشته باشند. نمونه سازی یک فرآیند تکراری است که در فاز تحلیل از چرخه توسعه یک محصول قرار می گیرد.

تحلیل گران در مرحله نیاز سنجی از فاز تحلیل پروژه به دنبال جمع آوری اطلاعات در مورد پروژه هستند. آنها سعی می کنند اطلاعاتی که وجود دارد را جمع آوری کنند و علاوه بر آن اطلاعاتی را نیز از طریق آزمایش ها و جستجو ها و پرسیدن از افراد متخصص تولید کنند. این روند به تحلیلگران کمک می کند تا مجموعه ای از نیاز های تولید محصول را بدست بیاورند. چیزی که می تواند به این روند سرعت زیادی ببخشد ساخت نمونه از طرح است، چرا که نمونه سازی در این روند بسیاری از اطلاعات نا محسوس را به صورت شهودی تر و قابل لمس تر در می آورد. با بازخوردی که تحلیل گران از ساخت نمونه به دست می آورند، می توانند ابعاد مختلفی از نیاز ها و کاستی ها را ارزیابی کنند و از آن در بهبود طرح قبلی استفاده کنند.

بسیاری از مردم که بر روی چرخه تکامل ایده تا محصول دقیق شده اند معتقدند که ساخت مدل و نمونه باید به دفعات در این چرخه تکرار شود تا هزینه ها و خطر پذیری کاهش پیدا کند و راه رسیدن به یک محصول خوب هموار تر شود. شکل زیر این مفهوم را نشان می دهد و تعداد دفعاتی که در هر مرحله از رشد محصول نیاز به ساخت نمونه و یا مدل وجود دارد، با تعداد * ها مشخص کرده است.

چرخه تکامل ایده تا محصول
شکل چرخه تکامل ایده تا محصول

 

نمونه سازی و مدل سازی در انواع مختلفی به کار گرفته می شود، از یک طرح ساده و ابتدایی که روی کاغذ ترسیم می شود که به طراحان در تسلط بیشتر روی طرح کمک می کند؛ تا سیستم های با فناوری برتر (high tech) که در آنها با استفاده از کامپیوتر مدل ها به راحتی به صورت سه بعدی پیاده سازی می شوند. امروزه این روش ها به خاطر راحتی و سرعت زیاد با اقبال بسیاری موجه شده اند و به سرعت رو به پیشرفت گذاشته اند که دستگاه ها مدرن CNC و تکنولوژی های نمونه سازی سریع از این دست هستند.

تاریخچه نمونه سازی سریع

در اواخر دهه ۶۰ میلادی هربرت ولکر (Herbert Voelcker) که یک استاد مهندسی در دانشگاه روشستر (Rochester) که بعدا به کرنل (Cornell) تغییر نام یافت، بود؛ به این فکر افتاد که چگونه می شود کارهای پیچیده را به وسیله دستگاه های اتوماتیک که از کامپیوتر فرمان می گیرند انجام داد. در آن زمان این گونه از دستگاه ها به تازگی در کارخانجات ظاهر شده بودند.

به طور خاص ولکر به دنبال این بود که بتواند خروجی یک برنامه طراحی کامپیوتری را به دستگاه بفرستد و آن را بسازد. او با کمک های مالی بنیاد ملی علوم آمریکا NSF کار بر روی این پروژه را شروع کرد. او ابتدا درگیر مسایل ریاضی مربوط به مدل سازی یک جسم سه بعدی شد. نتیجه این کارهای او ابزار ریاضی است که امروزه در تمام نرم افزارهای طراحی مهندسی به کار برده می شوند و از یک اسباب بازی تا یک آسمانخراش را با آن ها طراحی می کنند.

در دهه هفتاد ولکر بیشتر به روند تولید خود قطعه روی آورد و از ریاضیات فاصله گرفت. فکر ها او برای پیاده سازی یک قطعه بیشتر شبیه کار مجسمه سازان بود که از یک جسم بزرگتر با براده برداری و تراش دادن به قطعه اصلی می رسند و آن را از دل جسم بیرون می کشند. این اساس همان کاری است که امروزه در دستگاه های پیشرفته CNC انجام می شود.

این روند ادامه پیدا کرد تا اینکه در سال ۱۹۸۷ یک محقق دانشگاه تگزاس به نام کارل دکارد (Carl Deckard) یک ایده جدید و بهتر را مطرح کرد. او گفت به جای اینکه از یک جسم بزرگتر براده برداری و تراشیده شود تا به قطعه نهایی دست پیدا کنیم، می توانیم قطعه را به صورت لایه به لایه بسازیم و تا بالاترین لایه و اتمام شکل قطعه پیش برویم. آن چیزی که مد نظر دکارد بود گداخته کردن پودر فلزات توسط لیزر و تبدیل آن به یک لایه جامد بود.

دکارد با این تصور که صنعت از این طرح به خوبی استقبال خواهد کرد آن را به NSF ارائه کرد و برای تحقیقات اولیه روی این پروژه ۵۰۰۰۰ $ دریافت کرد. این تحقیقات به فناوری Selective Laser Sintering منجر شد. نتیجه کارهای دکارد و تیم تحقیقاتی او یک صنعت جدید به نام “نمونه سازی سریع” را پدید آورد که باعث ایجاد یک انقلاب در چرخه طراحی و ساخت محصولات شد.

مزایای نمونه سازی سریع

مزایای نمونه سازی سریع

  • کاهش زمان چرخه ایده تا محصول
  • کاهش هزینه ها در توسعه یک محصول
  • ملموس و کمی کردن نظرات کاربران و مشتریان نسبت به محصول
  • تاثیر در افزایش رضایت نهایی کاربر از محصول
  • پرده برداری از امکان بهبود های آتی پروژه

 

معایب نمونه سازی سریع

  • امکان به دست دادن اطلاعات ناکافی و غیر دقیق و بالتبع تحلیل های نادرست
  • بالا بردن توقع کاربر و مشتری از محصول
  • تکیه بیش از حد طراحان روی نمونه

 

روش های نمونه سازی سریع

  1. Stereolithography (SLA)
  2. Selective Laser Sintering (SLS)
  3. Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
  4. Fused Deposition Modeling (FDM)
  5. Laminated Object Manufacturing (LOM)
  6. Solid Ground Curing (SGC)
  7. Electron Beam Melting (EBM)
  8. ۳ D Printing (3DP)
  9. Polyjet

کاربرد های نمونه سازی سریع

  1. خودرو سازی

    کاربرد نمونه سازی سریع در خودروسازی
    شکل کاربرد نمونه سازی سریع در خودروسازی
  2. صنایع نظامی و دفاعی

    کاربرد نمونه سازی سریع در صنایع نظامی و دفاعی
    شکل کاربرد نمونه سازی سریع در صنایع نظامی و دفاعی
  3. هوافضا

کاربرد نمونه سازی سریع در هوافضا
شکل کاربرد نمونه سازی سریع در هوافضا
  1. پزشکی

    کاربرد نمونه سازی در پزشکی
    شکل کاربرد نمونه سازی در پزشکی
  2. جواهر سازی

    کاربرد نمونه سازی سریع در جواهر سازی
    شکل کاربرد نمونه سازی سریع در جواهر سازی
  3. هنر

    کاربرد نمونه سازی سریع در هنر
    شکل کاربرد نمونه سازی سریع در هنر
  4. آموزش

  5. معماری

    کاربرد نمونه سازی سریع در معماری
    شکل کاربرد نمونه سازی سریع در معماری
  6. میکرو ساختار ها

امروزه فناوری نمونه سازی سریع به سرعت در حال رشد است و تمام نشانه ها حاکی از ورود این تکنولوژی به بسیاری از عرصه ها در آینده است. همچنان که مواد بیشتری در این تکنولوژی قابل استفاده می شوند و قیمت ها هم کاهش پیدا می کند بسیاری از کاربردهایی که شاید امروزه نتوان تصور کرد با استفاده از این فناوری قابل انجام خواهند شد.

کاربرد نمونه سازی سریع در تولید خوراکی های سفارشی
َشکل کاربرد نمونه سازی سریع در تولید خوراکی های سفارشی

از بزرگترین زمینه هایی که تکنولوژی نمونه سازی سریع در آن ورود پیدا خواهد کرد:
عرصه پزشکی ، ساخت قطعات یدکی ، تولید خوراکی های سفارشی خواهد بود.

فیلم زیر مفهموم نمونه سازی سریع را توضیح می دهد.

در صورت تمایل میتوانید فایل PDF این مقاله را در قسمت زیر دانلود و با ذکر منبع مورد استفاده قرار دهید.

 

pdf

PDF نمونه سازی سریع

تهیه و تنظیم مقاله از : خدمات پرینت سه بعدی آی دیزاین

نمونه سازی سریع چیست؟
Summary
Review Date
Reviewed Item
نمونه سازی سریع
Author Rating
51star1star1star1star1star

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *