طراحی تولید افزایشی | Additive manufacturing
مسیر آینده‌ی تولید، لایه به لایه ساخته می‌شود.
در تولید سنتی، مواد اولیه تراشیده، برش خورده یا قالب‌گیری می‌شن تا به شکل نهایی برسن. ولی در تولید افزایشی (AM)، ماجرا برعکسه؛ قطعه نهایی با افزودن لایه به لایه‌ی متریال شکل می‌گیره. یعنی ساخت، نه با برداشتن، بلکه با افزودن انجام می‌شه. دقیق، کم‌هدررفت، و به طرز عجیبی قابل شخصی‌سازی.
پرینت سه بعدی(3D Printing) نام تجاری فناوری ساخت افزایشی ( Additive Manufacturing) می باشد. از آنجایی که در این فناوری قطعه نهایی از یک طرح سه بعدی و به صورت مستقیم ساخته می شود، چاپ یا پرینت سه بعدی نامگذاری شده است. همچنین به دستگاهی که این فرآیند را انجام میدهد پرینتر یا چاپگر سه بعدی گفته می شود.
پیش نیاز این درس آشنایی با پرینتر های 3بعدی میباشد.ساخت افزایشی و پرینت سه‌بعدی دو عبارت برای یک مفهومند.
تعریف ساده Additive manufacturing:
تولید افزایشی یعنی ساختن اشیاء فیزیکی از مدل‌های دیجیتال، با اضافه کردن متریال (معمولاً به‌صورت لایه‌ای). این متریال می‌تونه پودر فلز، رزین، پلاستیک یا حتی سرامیک باشه.
ساخت افزایشی یا additive manufacturing که به اختصار AM نامیده می شود، فرایند ساخت قطعات سه بعدی از لایه های دو بعدی که بر روی یک دیگر، بر اساس یک نقشه کامپیوتری ساخته می شود، می باشد. هر جسم سه بعدی و هر طرح سه بعدی، متشکل از تعداد زیادی لایه های دو بعدی می باشد که بر روی یک دیگر قرار رفته اند. با ساختن این لایه ها و قرار دادن آن ها بر روی یک دیگر می توان یک قطعه سه بعدی را ساخت.
با وجود آن که ساخت افزایشی فناوری جدیدی به حساب می آید اما ایده ی آن چندان هم جدید نیست. ساختن یک دیوار با چیدن اجر ها روی یک دیگر نیز فرایند ساخت افزایشی به حساب می آید. با همین تعریف در واقع می توان گفت اهرام مصر نیز به روش ساخت افزایشی ساخته شده اند. با این تفاوت که به جای آن که یک دستگاه این لایه هارا روی هم قرار دهد، بردگان سنگ هارا بر روی سنگ های زیرین قرار داده اند.
ساخت افزایشی مفهومی به همین سادگی دارد، آنچه که این موضوع را جذاب می کند. ارتباط آن با کامپیوتر ها است. امروزه دستگاه هایی می توانند طرح های سه بعدی کامپیوتری را با استفاده از همین مفهوم ساخت افزایشی، بسازند، از آنجایی که این فرایند ساخت به صورت مستقیم و از یک طرح دیجیتال ساخته می شود به این فرایند چاپ سه بعدی نیز گفته می شود و به آن دستگاه ها چاپگر سه بعدی می گویند.
تعاریف مکانیکی و صنعتی “تولید افزایشی”
تعریف مکانیکی ساخت افزایشی
به صورت کلی ساخت افزایشی به روشی گفته می‌شود که یک مدل کامپیوتری سه‌بعدی به عنوان ورودی به پرینتر سه‌بعدی داده می‌شود. آن دستگاه با قرار دادن انتخابی و لایه‌به‌لایه‌ی مواد، یک قطعه‌ی فیزیکی را به عنوان خروجی ارائه میدهد. در این تعریف، نگاه، کاملاْ مکانیکی است و تنها به یک دستگاه و روش ساخت اختصاصی آن اشاره دارد.
تعریف کامل ساخت افزایشی
حال می‌خواهیم به صورت دیگری این مفهوم را تعریف کنیم. لازم است بگوییم که هرکدام از ابزارهای ساخت توانایی‌ها و محدودیت‌های مختص به خود را دارند. اگر قصد داشته باشیم یک شیر آب بسازیم، در کل فرآیند طراحی آن باید به فکر روش ساخت هم باشیم. یعنی نمی‌شود که طراح فارغ از اینکه این شیر آب قرار است به چه صورت ساخته شود، یک طرح عجیب و غریب را ارائه دهد. حتی ممکن است که طراح شیر آبی بسیار زیبا و خلاقانه را طراحی کند، ولی امکان ساخت آن با روش مد نظر وی وجود نداشته باشد.
ساخت افزایشی به دلیل تفاوتی که با روش‌های سنتی دارند، امکانات متفاوتی را در دست طراح می‌گذارند. بسیاری از طرح‌هایی که در روش‌های سنتی امکان ساخت نداشتند، با ساخت افزایشی ممکن شدند. بسیاری از طرح‌ها اگر با پرینتر سه‌بعدی ساخته شوند صرفه‌ی اقتصادی لازم را ندارند. (البته در آینده ممکن است این گزاره تغییر کند)
به واسطه‌ی ماهیت متفاوت ساخت افزایشی/پرینت سه بعدی، امروزه متدها و نرم‌افزارهای جدیدی گسترش پیدا کرده‌اند که برای استفاده در ساخت افزایشی تخصصی شده‌اند. از طرفی به واسطه‌ی گسترش پرینتر سه‌بعدی و امکان ساخت خانگی قطعات پیچیده، استفاده از اسکنر سه بعدی هم گسترش یافته است.
حال با این مقدمه می‌توانیم تعریف دوم را از دید غیرمکانیکی ارائه دهیم: به مجموعه‌ی روش‌های پرینت سه‌بعدی، طراحی سه‌بعدی و اسکن سه‌بعدی که برای ساخت یک محصول همکاری می‌کنند ساخت افزایشی یا ساخت فزاینده گفته می‌شود.
همان‌طور که در این تعریف می‌بینید، ساخت افزایشی به مجموعه‌ی پرینت سه‌بعدی و طراحی و اسکن گفته می‌شود. پس به عبارتی طراحی، بخشی از فرایند ساخت افزایشی است. حال از اینکه بسیار کم به این موضوع پرداخته شده است تعجب می‌کنید؟
تعریف صنعتی ساخت افزایشی
در این تعریف، نگاه، از فرآیند ساخت توسط یک دستگاه فراتر می‌رود. به یک زنجیره‌ی ارزش اشاره می‌شود. ویژگی کلیدی این چرخه در این است که از روشی نوین برای ساخت قطعات فیزیکی استفاده می‌کند که همان پرینت سه‌بعدی است. این تعریف در برابر روش‌های سنتی ساخت قرار دارد. این تعریف به این صورت است: ساخت افزایشی به زنجیره‌ی ارزشی اشاره دارد که محوریت آن استفاده از پرینتر سه بعدی است.
📦 انواع تکنولوژی‌های رایج:
- FDM (مدلسازی با فیلامنت ذوب‌شونده): محبوب‌ترین روش خانگی
- SLA (پخت لیزری رزین مایع): دقیق و مناسب جواهرسازی
- SLS / DMLS (پخت لیزری پودر فلزی): برای تولید قطعات صنعتی
- Binder Jetting / MultiJet Fusion: برای رنگی‌سازی یا سرعت بالا
مزایا تولید افزایشی
- بدون نیاز به قالب‌سازی پرهزینه
- مناسب تولید قطعات پیچیده با طراحی ارگانیک یا توخالی
- کاهش شدید اتلاف متریال
- مناسب برای پروتوتایپ سریع (Rapid Prototyping)
- شخصی‌سازی انبوه (Mass Customization)
🎯 کاربردها:
- پزشکی: ایمپلنت‌های سفارشی، پرینت استخوان و بافت
- هوافضا: قطعات سبک و مقاوم با طراحی ارگانیک
- مد و جواهرات: طراحی‌های ظریف و غیرممکن برای ساخت دستی
- معماری: ساخت ماکت‌های دقیق و حتی پرینت خانه با بتن!
- خودرو و صنایع سنگین: ساخت قطعات یدکی سریع و ارزان
🧪 چالش‌ها:
- محدودیت در انتخاب متریال نهایی
- کیفیت سطح پایین‌تر نسبت به ریخته‌گری یا CNC
- نیاز به پس‌پرداخت (Post-processing) مثل سمباده‌کاری، پرداخت یا رنگ‌آمیزی
- گاهی هزینه بالای پرینترها و مواد اولیه
طراحی برای ساخت افزایشی
شما به این سطح از محتوا دسترسی ندارید و یا وارد اکانت خود نشدید.
ورود یا عضویت | خرید یا تمدید اشتراک
.: برای دانلود کاتالوگ آشنایی بامحتوای دیزاین کلاب اینجا کلیک کنید :.
🧭 آینده تولید افزایشی
به کمک تولید افزایشی امروزه از دید طراحی محصول:
- فرم‌هایی که قبلاً غیرقابل‌ساخت بودن، حالا ممکن شدن.
- وزن قطعات با طراحی مشبک یا ساختار توخالی کم می‌شه.
- چرخه طراحی-ساخت-آزمایش فوق‌العاده سریع شده.
- طراحی برای تولید افزایشی (DfAM) خودش یه تخصص جدیده.
با پیشرفت متریال‌ها و هوش ماشینی، چاپگرها دارن سریع‌تر، هوشمندتر و ارزان‌تر می‌شن. از چاپ چندمتریاله گرفته تا پرینت در فضا (به کمک ناسا)، تولید افزایشی فقط یه ابزار نیست؛ یه پارادایم جدید تو طراحی و تولیده.
- مطلب مرتبط: نرم افزارهای طراحی برای پرینتر سه بعدی