فناوری چاپ سه بعدی به روش گداخت رشته

فناوری چاپ سه بعدی که به نام ساخت افزایشی[1] یا نمونه سازی سریع نیز از آن یاد می شود، یک فرایند ساخت است که در آن لایه های ماده روی هم قرار می گیرند تا یک جسم جامد تولید کنند. فناوری های چاپ سه بعدی بسیار متنوع هستند و هرکدام بسته به کاربرد مزایای خاص خود را دارند. یکی از این فناوری ها، روش ساخت با رشته گداخته[2] (FFF) است که برای ساخت اشیای پلاستیکی بکار می رود. شکل 1 برخی از مهم ترین فناوری های ساخت افزایشی و نماد مربوط به آنها را نشان می دهد.

 

شکل 1. فناوری های ساخت افزایشی

Advertisement

 فناوری ساخت با رشته گداخته (FFF) یک فرایند اکستروژن است که در ان جسم مورد نظر با روی هم قرار دادن ماده مذاب بصورت لایه به لایه ساخته می شود. پلاستیک مورد استفاده معمولا یک ماده ترموپلاستیک[3] مانند ABS یا نایلون است که در فرایندهای ساخت معمولی نیز دیده می شوند.

 

شکل 2. فرایند FFF

با پیدایش چاپگرهای رومیزی نسبتا ارزان، این فناوری گسترش زیادی پیدا کرده و هم اکنون شایع ترین فناوری چاپ سه بعدی در بازار است. سرمایه اولیه مورد نیاز نسبتا کم، تنوع بی مانند محصولات قابل تولید و کاربری آسان از دلایل این امر بوده است. از آنجایی که فناوری FFF تقریبا به مدت سه دهه در دسترس بوده و پیشرفت قابل توجهی نموده است، تقاضای روزافزونی از جانب کسب و کارها و مشتریان برای محصولات با کیفیت و چاپگرهایی با قابلیت اطمینان بالاتر بوجود آمده است.

نحوه کار فناوری FFF

شکل 3 مراحل ساخت قطعه توسط فناوری FFF را خلاصه نموده است:

 

شکل 3.مراحل ساخت توسط فناوری FFF

• طراحی: اولین مرحله شامل ایجاد مدل سه بعدی توسط یک نرم افزار طراحی مانند SolidWorks، Catia، Rhino یا Inventor است. مدل سه بعدی باید با فرمت STL صادر شود.
• آماده سازی فایل: برای پیکربندی فایل جهت چاپ سه بعدی، باید از یک نرم افزار برش[4] استفاده کرد که علاوه بر آماده سازی مدل جهت چاپ لایه ای، سایر الزامات مانند انتخاب ماده و اندازه نازل چاپگر را تعریف می کند. این نرم افزار مدل را به صورت لایه لایه تبدیل کرده و کیفیت چاپ و فرمانهای حرکتی را نیز تعریف می کند.
• چاپ که عبارت از روی هم قرار دادن لایه های مواد پلاستیکی است در سه مرحله انجام می شود:
• یک قرقره از ماده رشته ای داخل دستگاه قرار داده می شود. نازل باید به نقطه ذوب ماده خام رسیده و سپس رشته به داخل کلگی چاپگر[5] خورانده شود که در آنجا ذوب می شود.
• کلگی چاپگر می تواند روی سطح چاپ در سه امتداد X، Yو Z حرکت کند. این کلگی ماده مذاب را بصورت یک لایه نازک روی میز چاپگر تزریق می کند که در آنجا سرد و منجمد می شود.
• وقتی لایه قبلی کامل شد، میز ماشین به سمت پایین حرکت کرده و لایه بعدی ساخته می شود. فرایند تا تکمیل مدل ادامه می یابد.

 

شکل 4. فرایند چاپ توسط FFF

گاهی اوقات لازم است قطعات توخالی با یک سازه کمکی پشتیبانی شوند تا دیواره های نازک آنها هنگام انجماد در هم نریزند. در این گونه موارد از یک ماده پشتیبان برای ساخت سازه کمکی استفاده می شود (شکل 4).

مقایسه فناوری FFF با SLA

در فناوری SLA (استریولیتوگرافی) یک پرتو لیزر بر پلیمر مایعی مانند رزین تابیده و آن را لایه لایه به شکل قطعه مورد نظر، منجمد می سازد. حرکت لیزر توسط دو گالوانومتر کنترل می شود و قطعه بر اساس مدل سه بعدی ساخته می شود که به داخل نرم افزار استریولیتوگرافی خورانده شده است.

در فناوری SLA تنها از انواع رزین ها می توان استفاده کرد در حالی که در فناوری FFF انواع مختلفی از مواد پلاستیکی به  عنوان ماده خام قابل استفاده اند و کاربر می تواند بر اساس کاربرد مورد نظر، ماده جدیدی را مورد استفاده قرار دهد. تنها عیب فناوری FFF این است که مرز بین لایه های سازنده قطعه نهایی قابل تشخیص هستند.

---

[1] . Additive Manufacturing

[2] . Fused Filament Fabrication

[3] . ماده ترموپلاستیک نوعی پلاستیک است که با گرم کردن تا دمای نه چندان بالا، نرم شده و پس از سرد شدن خواص قبلی خود را بدست می آورد. در عوض مواد ترموست با حرارت دیدن تا دمای مشخص، تغییر شیمیایی پیدا کرده و حالت قبلی خود را از دست می دهند.

[4] . slicing software

[5] . printer head

استارشیپ الون ماسک چیست؟

الون ماسک رییس و مالک شرکت تسلا یک وسیله نقلیه ارائه کرده است که می تواند آینده سفرهای فضایی را تغییر دهد. این سفینه که نام استارشیپ را برخود دارد یک سیستم حمل و نقل قابل استفاده مجدد است که می تواند تا 100 نفر را به سیاره سرخ ببرد.

Advertisement

شعار بنیادی الون ماسک این است که بشر باید در سیارات متعددی زندگی کند. انگیزه این آرمان متعالی این است که ممکن است در آینده برخورد سیارک ها زندگی را بر روی یک سیاره بطور کامل محو کند. در این صورت بشر باید بتواند بر روی سیارات دیگر به حیات ادامه دهد.

تحقق این رویا نیاز به یک سفینه فضایی بسیار قابل دارد. استارشیپ ترکیبی از یک راکت و سفینه فضایی است که می تواند هربار 100 نفر را به سیاره مریخ ببرد. این سفینه قابل استفاده مجدد است به این معنی که پس از بازگشت به زمین می تواند دوباره به ماموریتی دیگر اعزام شود.

استارشیپ حدود 120 متر ارتفاع دارد. بخش بالایی این سیستم، سفینه ای است که 50 متر ارتفاع دارد و محموله عظیمی را همراه با سرنشینان حمل می کند.

در قسمت میانی تانک های سوخت قرار دارند که متان و اکسیژن مایع را به سه موتور راپتور در پایین سفینه می رسانند. ترکیب متان و اکسیژن می تواند پیشرانه عظیمی ایجاد کند. این ترکیب می تواند از اتمسفر مریخ استخراج و تولید شود. بنابراین امکان سوخت گیری مجدد استارشیپ در سطح مریخ و بازگشت دوباره آن به زمین وجود دارد. راکت فوق سنگین 70 متری با وزن 3400 تن از ترکیب متان و اکسیژن فوق سرد استفاده می کند. 28 موتور راپتور 72 مگانیوتن نیروی پیشران تولید کرده و می تواند یک بار 150 تنی را به مدار پایین زمین ببرد. در اینجا راکت فوق سنگین از فضاپیما جدا شده و بقیه سیستم، سفر را به سوی مریخ ادامه می دهد.

منبع:  Yahoo News

مفهوم زبری سطح و پارامترهای آن

مفهوم زبری سطح

منظور از زبری سطح، ویژگی های میکروسکوپی است که به صورت برجستگی های قله و دره مانند بر سطح جسم قابل اندازه گیری هستند. توپوگرافی سطح قطعه که به نام بافت سطحی یا پرداخت سطح نیز خوانده می شود نقش مهمی در تعیین خواص مکانیکی آن بویژه هنگام مونتاژ دارد. برای مثال زبری سطح بالاتر باعث افزایش اصطکاک میان دو قطعه در حال تماس می شود که اگر حرکت روان میان دو سطح مورد نظر باشد پدیده مطلوبی نخواهد بود. زبری سطح محصول نوع فرایند ماشین کاری است که بر روی قطعه انجام می شود. زبری سطح معمولا مربوط به 100 لایه اولیه اتمی سطح قطعه می شود.

متن کامل مقاله

Advertisement

خواص شگفت انگیز فلز گالیوم

گالیوم یک عنصر سفید- نقره ای کمیاب است که با آن می توان یک شعبده بازی بسیار شگفت انجام داد: در دمای اتاق گالیوم یک جامد فلزی درخشنده است که آلومینیوم خالص را بیاد می آورد. اما اگر آن را به مدت چند دقیقه در دست بگیرید شروع به ذوب شدن می کند.

بله! دمای ذوب گالیوم حدود 30 درجه سانتی گراد است که از دمای بدن پایین تر می باشد. در شکل مایع خود بسیار شبیه جیوه است. لیکن گالیوم سمی نیست بنابراین حمل و نقل آن بسیار بی خطرتر از جیوه است.

اما گالیم تنها بکار چشم بندی نمی آید، بلکه یکی از اجزای اساسی لامپ های LED و از جمله مواد نیمه هادی بکار رفته در ریزتراشه های قدرتمند گوشی های همراه هوشمند است. تنها چیزی که باعث شده گالیم قادر به تسخیر دنیای الکترونیک نباشد، کمیابی و گرانقیمت بودن آن نسبت به سیلیکون است.

گالیم خالص در طبیعت یافت نمی شود بلکه باید آن را از مواد معدنی مانند بوکسیت طی یک فرایند شیمیایی چند مرحله ای استخراج کرد. فراوانی آن در پوسته زمین حدود 19 جزء در میلیون است (در مقام مقایسه فراوانی سیلیسیم حدود 282 هزار جزء در میلیون است).

سالها قبل از این که یک دانشمند فرانسوی به نام بوآز بودران این عنصر را در 1875 کشف کند، شیمیدان بزرگ روسی دمیتری مندلیف وجود آن را پیش بینی کرده بود. مندلیف که به نام پدرجدول تناوبی عناصر خوانده می شود به وجود یک جای خالی در زیر عنصر آلومینیوم در حدول تناوبی پی برده بود که با آلومینیوم خواص مشترک زیادی داشته لیکن ساختمان اتمی متفاوتی با آن دارد. بنابراین او نام شبه آلومینیوم را بر این عنصر کشف نشده نهاد. پیش بینی مندلیف درست بود و معلوم شد که گالیم چیزی مابین یک فلز و یک غیر فلز است که آن را برای صنعت الکترونیک مدرن ایده آل می سازد.

با وجودی که گالیم در 30 درجه سانتی گراد ذوب می شود، تا دمای 3999 درجه مایع باقی مانده و سپس در این دما به جوش می آید. بنابراین بین تمامی عناصر گالیوم دارای طولانی ترین فاز مایع در طی فرایند گرمایش است. گالیم یک رسانای متوسط جریان الکتریکی است و خواص نیمه هادی آن بسیار بهتر از سیلیسیم است. لیکن یک ماده نیمه هادی مبتنی بر گالیم آرسناید قیمتی هزار برابر یک ویفر سیلیکونی دارد. گالیم آرسناید در تراشه های کامپیوتری مورد استفاده در سامانه های راداری خودروهای مدرن بکار می رود. نسل پنجم مخابرات تا حد زیادی مبتنی بر این عنصر کمیاب است.

منبع: https://science.howstuffworks.com/gallium.htm

مسایلی از اکسترمم نسبی و مطلق توابع چند متغیره

برای درس ریاضی 2 رشته های مختلف دانشگاه

بدست آوردن اکسترمم نسبی و مطلق یک تابع به کمک دو آزمون مشتق اول و دوم انجام می شود. شکل زیر مفهوم سه نقطه مهم در یک تابع : ماکزیمم نسبی، مینیمم نسبی و نقطه زینی را نشان می دهد.

در مقاله کوتاه زیر مثالهایی از این مبحث مهم طرح و حل شده اند.

مسایلی از اکسترمم نسبی و مطلق توابع چند متغیره