تکنولوژی پرینت سه بعدی یک تکنولوژی ساخت افزایشی است که علوم مختلفی شامل مکانیک، الکترونیک، اپتیک، مواد و دیگر رشته ها را تحت تاثیر قرار داده است. در این مقاله که خلاصه ای از یک مقاله علمی معتبر است کاربردهای این فناوری در زمینه مهندسی مکانیک مورد بررسی قرار می گیرد.در انتهای این مقاله میتوانید منبع اصلی مقاله علمی معتبر را دانلود کنید.

مهندسی مکانیک با پرینتر سه بعدی

در صنعت ماشین آلات سنتی، روش تولید کاهشی مرسوم می باشد که در آن بخش های اضافی قطعات بریده یا جدا شده و اجزا برای تولید محصول نهایی به وسیله جوش و یا اتصالات به یکدیگر وصل می شوند. معایب تکنولوژی کاهشی، چرخه تولید طولانی و هزینه های بالای ساخت می باشد.

پرینت سه بعدی دوچرخه

تکنولوژی پرینتر سه بعدی یک تکنولوژی ساخت افزایشی است که در اواسط دهه ۱۹۸۰ میلادی از قرن ۲۰ نمایان شده است. فناوری پرینت سه بعدی به محصولات نیمه نهایی و قالب ها نیاز ندارد و محصولات نهایی به طور مستقیم و به صورت لایه لایه ساخته می شوند. این فناوری دارای مزایایی می باشد که سبب برتری آن نسبت به تکنولوژی ساخت سنتی شده است. با استفاده از این تکنولوژی قطعات با هر هندسه ای می توانند پرینت سه بعدی شوند و انسان ها می توانند ایده هایشان را به واقعیت تبدیل کنند. هم چنین زمان انجام فرایند تولید و هزینه ها می تواند تا حد زیادی کاهش یابد.

در حدود ۲۰ سال، انواع تکنولوژی های قالب سازی ساخته شده است. چاپ سه بعدی شامل رزین، نایلون، موم، لاستیک، فلز و غیره است. این تکنولوژی به طور گسترده ای در زمینه طراحی و تولید مکانیکی کاربرد دارد.

پیشینه تکنولوژی پرینت سه بعدی

فناوری پرینت سه بعدی از سال ۱۹۸۴ با اختراع  یک مدل سه بعدی با استفاده از تکنولوژی چاپ توسط  Charle Hull  اختراع شد. وی آن را “Stereo lithography” نامید و برای ثبت اختراع درخواست کرد. در اواخر دهه ۱۹۸۰ قرن بیستم، دیگر تکنولوژی های مشابه مانند FDM و SLS ارائه شدند. در دهه ۱۹۹۰، دهها مدل مختلف از تکنولوژی تولید سریع نمونه اولیه اختراع شد و تکنولوژی پرینت سه بعدی پیشرفت زیادی کرد. در اکتبر ۲۰۱۱ یک خودرو پیشنهادی به نام “Urbee” که تمام اجزای خارجی آن از جمله پانل های شیشه ای توسط دستگاه پرینتر سه بعدی تولید شده بود، نخستین اکران عمومیش را در نمایشگاهی در وینیپگ کانادا برگزار کرد. در نوامبر ۲۰۱۳، یک شرکت آمریکایی با موفقیت نخستین تپانچه فلزی را که شبیه یک اسلحه واقعی براونینگ ۱۹۱۱ بود، توسعه داد. در سال ۲۰۱۴ دو برند تجاری بریتانیایی تولید دوچرخه به نام هایCharge Bikes  و EADS Innovation Work، نخستین قاب دوچرخه پرینت سه بعدی شده جهان را با استفاده از آلیاژ تیتانیوم تولید کردند. مقاومت کششی این قاب تا ۹۰۰ مگا پاسکال یا بیشتر بود. پرینت سه بعدی وزن دوچرخه را تا میزان یک سوم کمتر از وزن اصلی کاهش داد. ایالات متحده در توسعه تکنولوژی چاپگر سه بعدی نقش ویژه ای داشته است. دانشگاه هایی که در تکنولوژی تولید سریع نمونه سازی اولیه در ایالات متحده مشغول به کار هستند، دانشگاه های MIT،  دیتون، استنفورد، ویرجینیا و … می باشند. شرکت EOS آلمان و دانشگاه ناتینگهام بریتانیا تحقیقاتی در زمینه فناوری پرینت سه بعدی به انجام رسانده اند.

از دهه ۱۹۹۰، بسیاری از دانشگاه های خارجی شروع به تحقیقات مستقلی در زمینه تکنولوژی پرینت سه بعدی کرده اند. دانشگاه Tsinghua و دانشگاه Xi’an Jiaotong نمایندگان این تکنولوژی هستند. دانشگاه Tsinghua  در زمینه تکنولوژی EBM و پرینت سه بعدی زیستی مطالعه می کند.

کاربرد های تکنولوژی پرینت سه بعدی در زمینه مکانیک

• پرینت سه بعدی و طراحی محصول

  در زمان استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی در طراحی قطعات، طراحی ساختار یا شکل قطعه را می توان مورد بررسی قرار داد و هر گونه نقص را پس از ساخت اولین نمونه اطلاح کرد. در صورت لزوم، شما می توانید طراحی را تا زمان دستیابی به مدل مناسب، مجددا تولید، بازرسی و اصلاح کنید. خدمات پرینت سه بعدی می تواند به شرکت ها در کاهش زمان لازم برای ارزیابی و بهبود کیفیت کمک کند.

• پرینت سه بعدی و ساخت سریع ساختارهای پیچیده

  در صنعت ساخت و تولید، هر چه طرح پیچیده تر باشد، فرایند تولید نیز دشوارتر خواهد بود. برای قطعات پیچیده خاص، فرآیند تولید معمولا استفاده می شود و سپس اتصال قطعات انجام می گردد. این فرایند بسیار پیچیده و وقت گیر است. از لحاظ تئوری، دستگاه پرینت سه بعدی قادر به چاپ قطعات با هر میزان پیچیدگی می باشد، به این معنی که پرینت سه بعدی اشکال پیچیده تر زمان تولید را افزایش نمی دهد. ساخت قطعات پیچیده بدون افزایش هزینه های تولید چگونگی محاسبه قیمت محصولات را تغییر داد.

• پرینت سه بعدی و تولید دسته های کوچک محصولات

  بسیاری از قطعات یدکی اختصاصی در زمینه ماشین آلات، به علت تقاضای کم نمی توانند به روش تولید انبوه ساخته شوند. تولید این تعداد از قطعات به روش سنتی هزینه بسیار بالایی داشته و زمان تولید زیاد می باشد و اگر یک خطا در طول آزمون رخ دهد، احتمالا باعث ایجاد ضررهای زیادی می شود. در این راستا پرینت سه بعدی می تواند مواد مورد استفاده و زمان تولید را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

• پرینت سه بعدی و سفارشی سازی محصول مکانیکی

  تکنیک های تولید سنتی دارای محدودیت های زیادی در فناوری ماشینکاری هستند. به بسیاری از ایده ها و طرح های جدید نمی توان با تکنیک های تولید سنتی جامه عمل پوشاند. این در حالی است که زمانی که مدل یک محصول پیش بینی شده توسط نرم افزارهای CAD ساخته شود، پرینت سه بعدی می تواند آن را به واقعیت تبدیل کند

• پرینت سه بعدی و ساخت سریع قالب

  روش های سنتی ساخت قالب بر اساس بازسازی یا حکاکی با تکنولوژی ضعیف و کم دقت است که به طور مستقیم بر بهره وری و دقت تولید قالب ها تاثیر می گذارد. تکنولوژی پرینت سه بعدی قالب ها را با روش سریع و دقیق و بدون ماشینکاری تولید می کند. این فناوری می تواند برای ساخت قالب های تزریق پلاستیک، ریخته گری و مهر زنی مورد استفاده قرار گیرد.

در فیلم نمونه ای کاربرد پرینت سه بعدی در مهندسی مکانیک را مشاهده می کنید.

برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید دو مقاله اثرات پرینت سه بعدی بر مهندسی مکانیک و پرینتر سه بعدی چگونه رشته های مهندسی را تغییر می دهد مطالعه کنید.

منبع:

Applications of 3D Printing Technology in the Mechanical Manufacturing, Wanli Ma, Fenghe Tao, Shijiazhuang Mechanical Engineering College, Shijiazhuang 050003, China

دانلود منبع مقاله پرینت سه بعدی و مهندسی مکانیک

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

pdf پرینت سه بعدی و مهندسی مکانیک

تهیه و تنظیم از: پرینتر سه بعدی آیدیزاین