نمونه سازی سریع وبررسی یک قطعه کاربردی

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی
رشته تحصیلی:مهندسی مکانیک
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:134
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

چکیده

چکیده 1

      هدف اصلی این پایان نامه بررسی و مطالعه بر روی آخرین پیشرفت های بشر در زمینه ساخت سریع می باشد .آنچه امروز در محصولات جهان پيشرفته صنعتي بيش از پيش خودنمايي مي كند تنوع،سرعت تغيير شكل و نحوه عملكرد آن ها است. بي شك ارزش و اهميت طرح هاي تحقيقاتي هنگامي بروز مي كند كه بتواند نتيجه نوآوري و خلاقيت را با حداقل هزينه و در كوتاهترين زمان ممكن نشان دهد تا در صورت نياز بتوان آن را اصلاح نمود و محصولي بدست آورد كه ضمن برآورده كردن نيازهاي بازار بتواند با ساير رقبا نيز رقابت كند.در فصل اول این تحقیق به آشنایی با فناوری نمونه سازی سریع واساس کار پرداخته شده است.در فصل دوم انواع روش های مدل سازی خطی، سطحی وحجمی پرداخته شده است. فصل سوم آشنایی با فرایند فتوپلیمرازاسیون می باشد.در فصل چهارم روش های اصلی و اساسی نمونه سازی سریع بیان شده است.درفصل پنجم طبقه بندی نمونه سازی سریع انجام گرفته است.در فصل ششم به توضیح مراحل فرایند پرداخته شده است.

     در فصل هفتم فرایند طراحی مورد بررسی قرار گرفته است.در فصل هشتم به بررسی کاربرد لیزر دراین فرایند پرداخته شده است . در فصل نهم نیز به بررسی یک قطعه کاربردی و نتیجه گیری این تحقیق اختصاص   یافته است.

پیش گفتار 2

      اولین نشانه های نمونه سازی سریع را می توان حداقل در دو زمینه تخصصی ساخت نقشه های برجسته از عوارض جغرافیایي[1]و مجسمه سازی با استفاده از عکس های تهیه شده[2]  مشاهده نمود . نمونه سازي سريع فرايندي است كه در آن يك مدل فيزيكي به صورت مستقيم از يك مدل كامپيوتری تهيه مي شود كه اولين نمونه يك محصول در ابعاد حقيقي مي باشد و اغلب از جنس پلاستيك يا فلز مي باشد.

       طراحي و ساخت نمونه با استفاده از روش هاي سنتی ، ممكن است به دليل زمان بر بودن اين فرايندها ماه ها به طول انجامد. اما با كمك نمونه سازي سريع اين زمان به حتي كمتر از يك روز نيز قابل كاهش است. آن چه امروز در محصولات جهان پيشرفته صنعتي بيش از پيش خودنمايي مي كند تنوع ، سرعت تغيير شكل و نحوه عملكرد آن ها است . بي شك ارزش و اهميت طرح هاي تحقيقاتي هنگامي بروز مي كند كه بتواند نتيجه نوآوري و خلاقيت را با حداقل هزينه و در كوتاهترين زمان ممكن نشان دهد تا در صورت نياز بتوان آنرا اصلاح نمود و محصولي بدست آورد كه ضمن برآورده كردن نيازهاي بازار ، بتواند با محصولات مشابه نيز رقابت كند .

      شايد يكي از دلايل عدم موفقيت برخي طرح هاي تحقيقاتي نيز ريشه در عدم تحقق همين امر داشته باشد چرا كه به دليل بالا بودن هزينه هاي اجرايي و در بسياري از موارد طولاني بودن آن ها كه خود موجب تحميل  هزينه هاي جانبي ديگر نيز مي باشد ، سازمان هاي تحقيقاتي اين جرأت را نمي يابند كه تا آخر ، كار را ادامه دهند و اغلب پروژه ها يا اصلاً اجرا نمي شوند و يا نيمه كاره رها مي گردند . از اين رو ، دستيابی و مجهز شدن به ابزارها و فناوری هاي پيشرفتۀ ساخت و نمونه سازی فرآورده های جديد ، ضرورتی اساسی برای توسعۀ صنعتی به شمارمی آيد .

      نمونه سازي سريع يكي از پيشرفته ترين روش هاي ابداعی است كه با استفاده از آن  مي توان به اهداف فوق رسيد. به طوری كه به كارگيري اين فن آوري گاهي تا 20 برابر كاهش قيمت و 10 برابر كاهش زمان توليد را در پی دارد .

    اگرچه اين فن‌ آوري نيازي ديرينه براي صنعت به حساب مي آيد و انديشه هاي اوليه در اين زمينه از اوايل قرن ميلادي گذشته يعني حدود سال هاي 1902 آغاز گرديد، اما بسيار جوان است و تحقيقات، پيشرفت ها و گسترش اين پديده نوظهور در حدود سال هاي 89-1388 كه اولين دستگاه از نوع SLA(استريوليتوگرافي) توسط شركت آمريكايي به نام D systems3 به بازار عرضه گرديد بسيار سريع و پرشتاب صورت گرفته است.

     روش استريوگرافي يكي از روش هاي تكنولوژي پيشرفته و جديد نمونه سازي سريع مي باشد كه اساس كار آن بر پليمريزاسيون(جامد سازي) يك رزين حساس در مقابل تابش اشعه ليزر بنا شده است.

     امروزه روش استرليتوگرافي به عنوان يكي از بهترين شيوه هاي مدل سازي مورد استفاده مي باشد و با پيدايش اين تكنولوژي گام هاي نويني در ارتقاء صنعت مدل سازي برداشته شد و چشمان كاربران ساخت و توليد را به روش جديدي از توليد باز نمود.

از مهمترين دلايل نياز به مدل و نمونه در يك فرآيند توليد مي توان به موارد زير اشاره كرد:

1-نمايش طرح هاي جديد در مراكز توزيع و فروش و ارائه نمونه طرحي كه قصد ساخت آن را داريم به مشتري.

2-ارائه مدل به قالب سازي و يا ديگر عوامل ساخت و توليد قطعه.

3-انجام تبليغات و بازاريابي براي يك محصول جديد و در دست ساخت.

4-متقاعد كردن مديران به سود دهي يك طرح جديد.

5-تأييد كارآيي و عملكرد يك طرح جديد و توسعه يك مجموعه.

      با به كارگيري اين فرآيند SLA و ديگر فرايندهاي نمونه سازي سريع و ساخت نمونه از قطعات مورد نظر آن هم در مدت زماني بسيار كوتاه نسبت به قبل مي توان حداقل از مزاياي زير بهره مند گرديد:

-بهينه سازي طراحي محصول

-افزايش كيفيت محصول

-كاهش زمان عرضه محصول به بازار

-كاهش قيمت تمام شده كالا

-افزايش تنوع در محصولات

-افزايش سرعت تغيير شكل و بهينه سازي طرح ها

     بنا به دلايل فوق و دلايل بسيار ديگر، از بدو تولد اين فن‌آوري تاكنون شايد بيش از هزاران دانشمند و محقق در ده ها دانشگاه، شركت و سازمان بين المللي توجه خود را بر روي آن معطوف داشته اند و به فعاليت پرداخته اند كه اين امر موجب ده ها نوع ابداع و اختراع جديد در اين زمينه گرديده و صنعت جهاني را متحول ساخته است.

     نمونه سازي سريع به يك سري فرآيندهاي ساخت گويند كه توسط آن ها مدل فيزيكي يك قطعه جامد مستقيماً از روي مدل سه بعدي هندسي آن كه توسط داده هاي اطلاعاتي يك سيستم طراحي كه به كمك كامپيوتر ايجاد شده ساخته مي شود.

اين مدل هندسي سه بعدي ممكن است از روش هاي زير ايجاد شده باشد:

    با استفاده از نرم افزارهاي مدل سازي سه بعديCAD, MDT, SCAN CT, 3D Digitizer. پس از تهيه مدل سه بعدي هندسي، با تبديل اطلاعات مذكور به شكل فايل STL در واقع مدل قطعه مورد نظر را با استفاده از مثلث هاي بسيار كوچك تقريب مي زنند تا براي سيستم نمونه سازي سريع قابل دريافت باشد.

     سپس مدل جديد را به لايه هاي نازكي در حدود mm125/0(در روش SLA) برش مي زنند و اطلاعات مربوط به اين سطوح مقطع را از كامپيوتر به دستگاه نمونه سازي سريع منتقل مي كنند تا در آنجا عمليات ساخت لايه اي صورت پذيرد.هندسه اولين لايه به وسيله ي اولين سطح مقطع ايجاد شده توسط كامپيوتر تعريف مي شود و سپس آن را به روي صفحه ي كاري قرار مي دهند و ساير لايه ها را روي آن بنا مي كنند.

     اين فرآيند تا آنجا تكرار مي شود كه قطعه ي نمونه تكميل گردد، قطعه ي حاصل نمونه اي است مناسب براي تيم طراحي تا آن را به دقت و به خوبي بررسي نمايند و اشكالات و معايب آن را چه از نظر هندسي و ابعاد و چه از نظر كارايي بشناسد. همچنين براي بررسي ابعاد قطعاتي كه به صورت جذب و روان جا زده مي شوند بسيار مناسب است.

      فرايند  FDM، نمونه سازي با اكسترود مواد رشته اي در كنار يكديگر و ساخت يك لايه كه مقطعي از مدل سه بعدي مي باشد، قطعه را توليد مي نمايد، به گونه اي كه ضخامت مذكور با توجه به كاربرد و شرايط كاري توسط كاربر قابل انتخاب مي باشد.

      در بخش نرم افزاري، در طي فرايندي، مدل سه بعدي ايجاد شده در نرم افزار ‌‍CAD به فرمت STL تبديل شده و با انتقال به نرم افزار QuickSlice لايه بندي شده و به فرمت  SLC تبديل مي شود. در نهايت اطلاعات ويرايش شده با فرمت[3] SML جهت ساخت به دستگاه انتقال مي يابد.

     شركت سازنده ي اين سيستم Stratasys مي باشد كه دستگاه هاي مختلف با كاربري متفاوت از لحاظ مواد، ابعاد ساخت، سرعت و ارائه نموده است، اين دستگاه ها عبارتند ازFDM PRODIGY, FDM GENISYS, FDM 1650, FDM 8000, FDM MAXUM, FDM TITAN.

      اين سيستم قابليت كار با مواد مناسبي از لحاظ مهندسي مثل پلاستيك ABS، پلي كربنات، پلي سولفون و  پلي استر دارد كه در كنار ديگر مواد كاربردي مثل موم ريخته گري و الاستومر محدوده ي وسيعي از مواد را پوشش مي دهند.

      علاوه بر مواد مذكور اخيراً ساخت قطعات سراميكي و فلزي نيز مورد توسعه و تحقيق قرار گرفته است كه نتايج اين تحقيقات حاكي از شرايط و ويژگي هاي مطلوب ساختاري مي باشند و اين بدان معناست كه در كنار انعطاف پذيري و نيز غير ليزري بودن، اين سيستم مدرن بيش از پيش مورد توجه صنعت قرار گيرد.

     همچنان كه هم اكنون نيز در صنايع مهمي چون خودروسازي، هوافضا و… به كار گرفته شده و در كاهش هزينه و زمان ساخت بسيار مؤثر بوده است، به طوري كه فقط يكي از كاربردهاي آن يعني ابزار سازي سريع سهم عمده اي را در توسعه و بهبود ريخته گري دقيق و قالبگيري تزريق به عهده داشته است.

    كاربرد ديگر اين سيستم در كم كردن فاصله ي زماني بين طراحي تا ساخت نهايي مي باشد، امروزه در صنعت رقابتي، اين پارامتر از اهميت بالايي برخوردار است.تکنولوژی water work یک مدل ساز خودکار است و        مدل سازی را بدون دخالت دست ممکن می سازد ،علاوه بر این سیستم در بخش ساخت نیز سیستم magnadriveباعث افزایش دقت و سرعت ساخت تا دو برابر می شود.تلفیق این دو سیستم با سیستم غیر لیزری FDM تاثیر زیادی در کاهش زمان بین طراحی و ساخت دارد که به این سیستم جدید FDMQUANTUM گفته  می شود. در فصل اول به آشنایی با فناوری نمونه سازی سریع واساس کار پرداخته شده است.در فصل دوم انواع روش های مدل سازی خطی، سطحی وحجمی پرداخته شده است. فصل سوم آشنایی با فرایند فتوپلیمرازاسیون        می باشد.در فصل چهارم روش های اصلی و اساسی نمونه سازی سریع بیان شده است.درفصل پنجم طبقه بندی نمونه سازی سریع انجام گرفته است.در فصل ششم به توضیح مراحل فرایند پرداخته شده است. در فصل هفتم فرایند طراحی مورد بررسی قرار گرفته است.در فصل هشتم به بررسی کاربرد لیزر دراین فرایند پرداخته شده است. فصل نهم نیز به بررسی یک قطعه کاربردی و نتیجه گیری این تحقیق اختصاص یافته است.

فصل اول

مبانی نمونه سازی سريع و انواع آن
مقدمه 7
1-1-معرفی نمونه سازی سریع 7
1-2-انواع روش های نمونه سازی سریع 9
1-3- اصول فرآيند نمونه سازی سريع 11
1-4- محدوديت هاي روش نمونه سازی سریع 13

فصل دوم

انواع مدل سازی در روش RP
2-1-روش های مدل سازی هندسی 16
2-1-1-مدل سازی قاب سیمی 17
2-1-2-مدل سازی سطوح 17
2-1-3-مدل سازی حجمی 18
2-2-نمونه سازي 19
2-3-ساخت سريع 20
2-4-ابزارسازي سريع 20
2-5-ريخته گري در خلا 21
2-6-ريخته گري دقيق 22

فصل سوم

مقدمه ای بر فتوپلیمریزاسیون
فصل سوم 24
مقدمه ای برفتوپلیمریزاسیون 24
3-1- فرایند فتوپولیمریزاسیون 24
3-2-پلیمریزاسیون رادیکالی 25
3-3-قدرت لیزر 27
3-4- انواع فتو پلیمرها 28
3-4-2-اپوکسی ها 29
3-5-دورنمای فتوپلیمرها 29
3-6-اصول و روش های تعیین خواص و پارامترهای رزین 30
3-7-استحکام سبز 31
3-8-پیچش کرل 32
3-9-تغییرات پیچش کرل با مقدار تابش لیزر 35

فصل چهارم

معرفی روش های مرسوم در RP
فصل چهارم 37
معرفي روش هاي مرسوم در RP 37
4-1-اهميت ، روند و كاربرد نمونه سازی سريع 37
4-2-سخت افزار SLA 41
4-2-1-سيستم ليزر 42
4-2-2-سيستم نوري 43
4-2-3-محفظه فرآيند ساخت 44
4-2-4-پاتيل رزين 45
4-2-5-مزايا و محدوديت ها 47
4-3- فرآيند نمونه سازی LOM 48
4-3-1-مزايا و محدوديت ها 50
4-4-تف جوشي انتخابي ليزر:(SLS) 51
4-4-1-مزايا و محدوديت ها 54
4-5-نمونه سازي به روشSGS 55
4-5-1-مزايا و محدوديت ها 55
4-6-معرفی فرآيند FDM 56

فصل پنجم

طبقه بندی RP
فصل پنجم 59
طبقه بندي RP 59
5-1-فرآيندهاي پايه فاز مايع 59
5-2- فرآيندهاي پايه فاز پودر 59
5-3-فرآيندهاي پايه ورق 60
5-4- فرآيندهاي پايه فاز گاز 60
5-5-مشخصه هاي فرآيندهاي RP 60

فصل ششم

طراحی فرآیند برای ساخت لایه لایه
فصل ششم 65
طراحي فرايند برای ساخت لايه لايه 65
6-1-اصلاح فايل هاي STL 66
6-2- تعيين جهت گيري ساخت 67
6-5-طراحي مسير 73

فصل هفتم

فرآیند طراحی
7-1- داده هاي مورد نياز 76
7-2- مدل سازي جامد 77
7-3-مدل سازي سه بعدي صفحه اي 78
7-5- پارامترهاي مورد نياز در طراحي به كمك كامپيوتر 80
7-6- نحوه قرار گرفتن قطعه 82
7-7- تكيه گاه ها 84

فصل هشتم

کاربرد وسیع لیزر در نمونه سازی سریع و فرآیند SLA
8-1- فرآيند تشعشع در استريوليتوگرافي 91
8-2- وضعيت امروز ليزرها در نمونه سازي سريع 95

فصل نهم

بررسی قطعه کاربردی و نتیجه گیری
9-1-مشخصات قطعه 97
9-2-زمان های ساخت سنتی قطعه 97
9-4-نتیجه گیری 100

-4-1-مزایای روش SLA

    – برای تولید قطعه مورد نظر از چند فرایند استفاده شده است تا بتوان آن را تولید کرد ولی در روش SAL تنها با یک فرایند می توان به هدف مورد نظر دست یافت. در مورد قطعات پیچیده ای که نمی توان آن ها را به روش سنتی تولید کرد نیز این امر مورد توجه است که با این روش می توان به راحتی آن ها را تولید کرد.

   -زمانی که در روش SLA برای تولید قطعه نیاز است ،بسیار کمتر از فرایندهای سنتی است شاید زمان کل پروژهSLA به اندازه زمان فقط یکی از فرایندهای سنتی باشد.

   -در روش SLA دقت بسیار بالا نیز قابل دستیابی است و به مرحله دیگری جهت رسیدن به ابعاد دقیق نیاز نیست همچنین در این روش ویژگی های ساختاری ماده در همه جای قطعه یکسان است به عبارت دیگرکرنش قطعه نسبت به نیروهای مختلف در تمام نقاط یکسان است.

  -چون در تولید این قطعه مرحله جوشکاری را وجود دارد ساختارها به شدت تخریب و جهت گیری ها تغییر می کند.

9-4-2-مشکلات روش SLA

   -در این روش قطعه را می توان به دو صورت جاسازی کرد که در هر دو صورت نیاز به ساختار تکیه گاهی است که این امر باید در خلاصه برنامه نویسی دیده شود. مواد و رزینی که استفاده می شود به دلیل محدود بودن خواص رزین های SLA محدود می باشد و باید در انتخاب آن ها دقت زیادی به خرج داد.

   -بعد از تولید قطعه یک مرحله نهایی(Post- processing) که همان تمیز کاری می باشد نیاز می باشد که در زمان تولید اثرگذار است.

9-4-3-مزایای روش LOM

    – روش LOM نسبت به روش های دیگر مخصوصاً SLS به مقدار زیادی ارزان تر می باشد و از نظر هزینه صرفه جویی خواهد شد سرعتی که در روش LOM برای تولید قطعه مورد نظر نیاز است بیشتر می باشد. نسبت به فرایندهایی همچون SLS و یا SLA.

    -هیچ تنش حرارتی در مغز قطعه کار به وجود نمی آید.

    -نیاز به ساختار تکیه گاهی برای زاویه شیب دار قطعه نمی باشد. چون خود فرایند تکیه گاه را تأمین    می کند.

 9-4-4-معایب روش LOM

   -در هنگام انتخاب چسب باید دقت کنیم که استحکام مورد نظر که برای قطعه دیده شده است چه مقدار است زیرا همان طور که می دانید چسب مورد استفاده در آن تأثیر بسزایی دارد.

   -باید مطمئن شوید که قطعه در جهت Z تنش کششی یا فشاری ندارد البته در قطعه مورد نظر تنشی در این راستا وجود ندارد ولی در مورد قطعات دیگر حتما باید این نکته رعایت شود.

   -ما در این قطعه سوراخ های را به در داریم اگر در قطعه ای سوراخی را به در نباشد و شیب ورودی بیشتر از شیب انتهای سوراخ باشد نمی توان بعد ازاتمام کار تکه های اضافی را خارج کرد.

  -به خاطر ساختار لایه ای که وجود دارد در سطح های شیب دار صافی سطح خوبی به وجود نخواهد آمد و باید یک مرحله finishing را بگذراند

9-4-5-بررسی مزایای SLS

     – در این روش می توانیم قطعاتی با استحکام بالاتر و چقرمه تر که خود مستقیم به عنوان قطعه اصلی    می توانند در صنعت کاربرد داشته باشند را تولید کرد در حقیقت با این روش حتی می توان مستقیماً خود    قطعه را تولید کرد در صورتی که روش های قبل اگر قطعه ی مورد نظر فلزی باشد ، فقط می توان مدل پلاستیکی آن را برای قالب گیری ساخت.

-مواد اولیه بسیار گوناگونی را می توان استفاده کرد و استحکام قطعه مورد نظر افزایش یا کاهش داد. تا به هدف مورد نظر در مونتاژ رسید.

-در این روش مرحله عملیات حرارتی که برای قطعه مورد نظر در روش سنتی وجود داشت، حذف خواهد شد.

-برای سطوح شیب دار در قطعه مورد نظر نیاز به ساختار تکیه گاهی نمی باشد و این امر زمان را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

9-4-6-معایب روش SLS

-در خطوط مرزی و حاشیه ها احتمال سخت شدن پودر و ایجاد یک سطح نامطلوب هنگام انجماد را باید داد.

-کمبود گاز نیتروژن در این روش ممکن است تف جوشی را ناقص انجام دهد.

-گازهای سمی حاصل از تف جوشی باید به طور مناسبی دفع شود زیرا برای اپراتور مضر می باشد.

-حتما پس از تولید نیاز به پولیش کاری و سنگ زدن مخصوصاً در سطح شیب دار قطعه را می باشد.(به خاطر ساختار لایه ای).

منابع و مراجع 122
سایت ها 123

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت