پیش‌نمون‌سازی سریع

اصطلاح «پیش‌نمون‌سازی سریع»^[1]

rapid prototyping. ــ که با عنوان «ساخت حجم به‌شکل مطلوب»^[2]

solid freeform fabrication. نیز شناخته می‌شود ــ به گروهی از فرایندهای ساخت و تولید اشاره دارد که در آن‌ها از داده‌های طراحی سه‌بعدیِ رایانه‌ای (← عملیات رایانه‌ای) برای ایجاد یک شیء به روشی استفاده می‌شود که در آن مقاطع مختلفِ شکلْ لایه‌لایه بر روی یکدیگر سوار می‌شوند تا فرم نهایی شکل بگیرد و در مرتفع‌ترین نقطهٔ راستای عمودی‌اش تکمیل شود. این روش، در مقایسه با سایر روش‌های پیش‌نمون‌سازی سریع، از دقت کمتری برخوردار است، اما هزینهٔ تولید کمتری دارد و محصول نهایی آن را می‌توان ــ مثل کاری که با محصولات چوبی انجام می‌شود ــ پرداخت کرد.

‌

فناوری چاپ سه‌بعدی^[3]

3D printing (3DP). شباهت‌هایی با «تف‌جوشی گزینشی لیزر»^[4]

selective laser sintering (SLS). دارد، اما تفاوت اصلی این دو روش آن است که در تف‌جوشی از لیزر برای ذوب کردن پودر موم یا مادهٔ گرمانرم^[5]مادهٔ گرمانرم (thermoplastic) ماده‌ای است که به‌دفعات با گرمایش نرم و سپس با سرمایش سفت می‌شود. ــ واژه‌های مصوب … Continue reading استفاده می‌شود، و در چاپ سه‌بعدی یک چسب مایع برای ایجاد و اتصال لایه‌های پودر به‌کار می‌رود. برای آنکه بتوان اشیاء ساخته‌شده به این روش را لمس کرد و در دست گرفت، لازم است با رزین پوشش داده شوند. در این فرایند، پودر فلزات و سرامیک‌ها جزو مواد قابل‌استفاده‌اند. باآنکه سطوح قطعات ساخته‌شده به روش چاپ سه‌بعدی، نسبت‌به بسیاری از فناوری‌های موجود، از دقت و ظرافت کمتری برخوردارند، اما این روش در حال حاضر سریع‌ترین و ارزان‌ترین شیوهٔ پیش‌نمون‌سازی سریع به‌حساب می‌آید.

‌

فناوری چاپگرهای جوهرافشان فتوپلیمری با تغییر فاز (پی‌پی‌سی‌آی)^[6]

photopolymer phase change inkjets (PPCI). شباهت‌هایی به طرز کار چاپگرهای جوهرافشان معمولی دارد. در این روش، از یک سرایند چاپ حاوی فتوپلیمر برای ایجاد یک لایه بر روی مدل استفاده می‌شود. آنگاه، این لایه با اشعهٔ فرابنفش خشک می‌شود و سپس لایهٔ بعدی روی آن قرار می‌گیرد. سرایند دوم، که با مادهٔ پشتیبان پر می‌شود، برای جلوگیری از تغییر شکل لبه‌ها و ایجاد حفره‌های داخلی در شیء به‌کار می‌رود. این مادهٔ پشتیبان، در پایان کار، با استفاده از فشار آب، از سطح شیء پاک می‌شود. فناوری «پی‌پی‌سی‌آی» قادر به تولید مدل‌هایی با دقت بسیار زیاد است، چراکه ضخامت هر لایه می‌تواند تا شانزده میکرون کاسته شود و قطعات نهایی در آن نیازی به خشک یا خنک شدن ندارند. با وجود این، هنوز امکان ساخت اشیاء بزرگ به این روش وجود ندارد و همچنین تنوع مواد قابل‌استفاده در این فرایند، نسبت‌به دیگر روش‌های پیش‌نمون‌سازی سریع، کم است.

‌

محدودیت‌های موجود در مواد اولیه و کیفیت نهایی سطوح حاصل از پیش‌نمون‌سازی سریع، مضاف بر هزینهٔ نسبتاً زیاد و سرعت کم فرایند این فناوری‌ها، به ما می‌گوید که این روش هنوز مناسب تولید انبوه اجزاء (← مؤلفه) یا اشیاء نیست. معایب مزبور کاربرد این فناوری‌ها را عمدتاً به دو حوزه محدود کرده است: ۱. طراحی محصول، برای توسعهٔ مفهوم و آزمایش محصول، و ۲. مهندسی، برای تولید وسایل و ابزار. اما با متعادل شدن قیمت و افزایش دسترسی به دستگاه‌های پیش‌نمون‌سازی سریع در بازار و بهبود یافتن خواص مواد اولیه و دقت خروجی‌شان، طراحان و هنرمندان از این فرایندها برای خلق آثار هنری و اشیاء مستقل استفاده می‌کنند. غیر از آن، در عرصهٔ پزشکی نیز شاهد پیشرفت‌هایی هستیم و از این فناوری برای ساخت جایگزین‌های استخوانی در جراحی‌های ترمیمی استفاده می‌شود. دانشکدهٔ مواد دانشگاه منچستر، در انگلستان، چاپگر سه‌بعدی جدیدی ساخته است که می‌تواند با استفاده از سلول‌هایی که از خود فرد نیازمند گرفته شده است لایه‌هایی از پوست تولید کند. این لایه‌های پوستی می‌توانند به‌طور مستقیم روی بدن فرد یادشده بنشینند و زخم‌های او را ترمیم کنند.

‌

← طراحی مهندسی، طراحی صنعتی، مواد، توسعهٔ محصول، فناوری تولید، پیش‌نمون، آزمایش.

‌‌

—

مؤلف: روبِرت لَنگهورن | Robert Langhorn

مترجم و ویراستار: علیرضا راستین کیا