گذشته، حال و آینده پرینت سه بعدی

برای ایجاد یک محصول برتر مراحل لازم زیادی وجود دارد. بر اساس برخی طراحی های اولیه (یا موجود)، ابتدا باید ویژگی های فیزیکی سیستم را ارزیابی کنید. هنگامی که سطحی از درک سیستم به دست آمد، پس از آن باید بتوان طرح را بر اساس برخی انتخاب معقول از یک شکل شایستگی برای یک طراحی خوب، اصلاح و بهینه کرد. مرحله نهایی، نمونه‌سازی اولیه طرح است، جایی که پرینت سه بعدی (همچنین به عنوان تولید افزودنی شناخته می‌شود ) وارد می‌شود. در یک پست وبلاگ قبلی، توضیح دادم که چگونه می‌توانید مدل COMSOL خود را با صادرات هندسه یا مش به عنوان STL به صورت سه بعدی چاپ کنید. فایل. این ابتدایی ترین شکل پرینت سه بعدی است، بنابراین این سوال پیش می آید که چگونه به این مرحله رسیدیم و آینده چه چیزی در انتظار ماست؟

رشد محصولات چاپ سه بعدی و قابلیت همکاری COMSOL

تا همین اواخر، هزینه تولید مواد افزودنی بسیار بالا بود. در دهه 1990، چاپگرها ممکن بود تا 100 هزار دلار هزینه داشته باشند و کل اتاق را پر کنند. در دهه 2000، چاپ سه بعدی محبوبیت زیادی پیدا کرد که عمدتاً به دلیل کاربردهای زیست پزشکی بود. چاپگرهای ارزان قیمت و مصرف کننده پسند واقعاً در دهه 2010 وارد جریان اصلی شدند و پوشش رسانه ای گسترده ای را به خود جلب کردند.

COMSOL با انتشار ماژول واردات CAD در سال 2005، رشد سریع مشابهی را در محصولات قابلیت همکاری خود تجربه کرد. قابلیت همکاری CAD یک مرحله مفید، اما به بیان دقیق، ضروری نیست، در چرخه طراحی. شما همیشه می توانید از ابزارهای CAD داخلی COMSOL برای طراحی محصول خود استفاده کنید. با این حال، بسیاری از کسب‌وکارها بر روی یک نرم‌افزار خاص CAD استاندارد شده‌اند و طرح‌های محصولات موجود آنها به راحتی در این قالب در دسترس است. با درک این موضوع، محصولات اختصاصی LiveLink™ را منتشر کردیم:

2010

• LiveLink™ for Pro/ENGINEER®
• LiveLink™ برای Inventor®
• LiveLink™ برای SolidWorks®

2011

• LiveLink™ برای AutoCad®
• LiveLink™ برای SpaceClaim®
• LiveLink™ for Creo™ Parametric

2012

• LiveLink™ برای Solid Edge®

این محصولات امکان شبیه سازی و بهینه سازی طرح های CAD موجود را با استفاده از ابزارهای تحلیل قدرتمند COMSOL فراهم می کند. از این رو آنها یک راه راحت برای بهینه سازی یک طرح موجود قبل از چاپ نمونه اولیه ارائه می دهند.

چاپ سه بعدی امروز: مزایا و محدودیت ها

با انتشار COMSOL Multiphysics 4.3b در سال 2013، اکنون می توان هندسه ها، مش ها و نمودارهای سطحی را در قالب STL برای چاپ سه بعدی صادر کرد. این بدان معناست که شما می توانید تنها با استفاده از COMSOL Multiphysics (و/یا یکی از محصولات LiveLink™) و یک چاپگر سه بعدی یک محصول را تصور، طراحی، بهینه سازی و نمونه اولیه کنید. کیفیت و سرعت چاپ اشیا به چاپگر بستگی دارد.

چاپگرهای سطح پایین چندین ساعت طول می کشد تا اشیایی به اندازه یک توپ بیسبال را چاپ کنند، در حالی که چاپگرهای سطح بالا ممکن است دو عدد در ساعت چاپ کنند. این برای تولید در مقیاس انبوه بسیار کند است، اما برای نمونه سازی کاملاً خوب است. نیازی به برون سپاری ساخت قطعات به ماشین سازی نیست. وضوح چاپگر در حال حاضر حدود 150 تا 200 میکرومتر در جهت عمودی است، اما برخی از ماشین‌های پیشرفته می‌توانند وضوح بسیار بهتری را چاپ کنند. اگرچه این قابل توجه به نظر می رسد، اما هنوز برای چاپ دستگاه های میکروسیالی که کانال های جریان پیچیده آن نیاز به یکنواخت دارند، دقیق نیست.وضوح بهتر مدل‌های تحلیل‌شده در COMSOL Multiphysics معمولاً از چندین ماده تشکیل شده‌اند که اغلب ترکیبی از فلزات و پلاستیک هستند. این امر محدودیت های زیادی را در مورد نوع دستگاه هایی که می توان از نقطه نظر عملی چاپ کرد، ایجاد می کند. چاپگرهای سه بعدی فلزی در حال عرضه شدن هستند، اما چاپ ترکیبی از فلزات و پلاستیک ها همچنان یک چالش مهم است.

نگاهی به آینده تولید افزودنی و COMSOL Multiphysics

بنابراین آینده برای COMSOL و پرینت سه بعدی چیست؟ در حالی که من خودم در تولید مواد افزودنی متخصص نیستم، از همه نظر به نظر می رسد که اینجا بماند. Microsoft® به تازگی اعلام کرده است که Windows® 8.1 از چاپ سه بعدی پشتیبانی خواهد کرد، که باید امکان چاپ سه بعدی را بدون نیاز به صادر کردن هندسه و سپس وارد کردن آن به نرم افزار همراه چاپگر فراهم کند. فهرست مواد چاپی موجود نیز همچنان در حال رشد است و چاپگرها به طور مداوم سریع‌تر، دقیق‌تر و ارزان‌تر می‌شوند. در سمت شبیه سازی، ما به طور مداوم ماشین آلات جدیدی را برای مشخص کردن و بهینه سازی سیستم های فیزیکی اضافه می کنیم، و قابلیت های شبیه سازی نرم افزار ما به شما امکان می دهد نسبت به رقبا برتری داشته باشید. هر کسی می‌تواند چیزی را طراحی و نمونه‌سازی کند، اما تنها نرم‌افزار چندفیزیکی واقعی به شما این امکان را می‌دهد که طراحی را بر اساس فیزیک زیربنایی بهینه و کامل کنید.

برای مثال یک بوق آکوستیک ساده را در نظر بگیرید. عملکرد بوق به شدت به شکل سطح شاخ بستگی دارد. با تغییر انحنای این سطح می توان جهت و امپدانس را تغییر داد.

انحنای بهینه یک بوق آکوستیک.

تصویر بالا انحنای بهینه بوق را نشان می دهد که بهینه شده است تا سطح فشار صدای میدان دور برای یک فرکانس و در یک جهت به حداکثر برسد. از آنجایی که این می تواند به راحتی به صورت سه بعدی چاپ شود، چنین دستگاهی نسبت به طرحی که بدون در نظر گرفتن فیزیک درگیر شده است، عملکرد بهتری خواهد داشت. (اطلاعات بیشتر در مورد مدل بوق آکوستیک را می توانید در گالری مدل بیابید .)

در حالی که بخشی از جامعه چاپ سه بعدی در مورد کاربرد آن برای تولید در مقیاس بزرگ محتاط است ، شکی نیست که این روش در نهایت راحت ترین و مقرون به صرفه ترین روش نمونه سازی طرح ها خواهد بود.