دانلود ‫پروژه تکنولوژی ساخت قالبهای سریع به روش ریخته گری دقیق

تقابل ریخته گری دقیق با روش DSPC در تولید قطعات با شکل نهایی
مقدمه
روش ریخته گری دقیق به عنوان روشی برای تولید قطعات کوچک با دقت بالا و تولتید خوشه‌های با ظرفیت حمل قطعات بیشتر (تیراژ بالا) نسبت به سایر روش‌های دیگر ریخته گری از اهمیت بیشتری برخوردار می‌باشد.

از آنجا که راه اندازی سیستم ریخته گری دقیق برای قطعات بزرگ با تیراژ تولید کم توجیه اقتصادی ندارد، تمایل به ترکیب این روش با انواع روش‌های تولید بیش از پیش افزایش یافته است.

از طرف دیگر روش DSPC به عنوان یکی از روش‌های قالب سازی سریع باعث افزایش CAD / CAM و عدم استفاده از روشظهای سنتی ماشین کاری می‌شود، که با کمک آن می‌توان پاره‌ای از مراحل ریخته گری دقیق را حذف یا تصحیح نمود و سرعت فرایند را در عین حفظ دقت قطعات بالا برد.

در این بخش به بررسی پروسه انجام این کار پرداخته شده است.

پیش درآمدی بر ریخته گری دقیق
ریخته گری دقیق از سال‌ها قبل در مقیاس غیر صنعتی در جواهر سازی کاربرد داشته و سپس در کاربردهای پزشکی از قبیل ساخت دندان و اعضای مصنوعی بدن به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار گرفته است.

با وقوع جنگ جهانی دوم، کاربرد این تکنولوژی در صنایع نظامی و هوایی به شدت گسترش یافت که یکی از عوامل آن را می‌توان نیاز به توربین‌های گازی و ساخت موتورهای جدید نظامی دانست.

به عبارت دیگر با ظهور توربین‌های گازی نیاز به ایجاد مقاومت در پره‌های توربین برابر دماهای بالا جهت افزایش راندمان آن از طریق افزایش دمای گازهای ورودی مورد توجه قرار گرفت.

با کشف سوپر آلیاژها که مجموعه‌ای از آلیاژهای با پایه نیکل و کبالت بودند و مقاومت بیشتری در برابر حرارت داشتند این مواد، جایگزین قطعات آهنگری شده فولاد آلیاژی که قبلا در این صنعت مورد استفاده بود شدند.

بیشتر این آلیاژها امکان استفاده از توربین‌ها در دماهای بالا و ایجاد راندمان بالاتر را فراهم می‌کردند ولی از آنجا که سوپر آلیاژها شکننده بوده و قابلیت آهنگری آنها با روش‌های مرسوم آن زمان وجود نداشت و از طرفی دیگر هزینه ماشین کاری آنها به دلیل مقاومت بالای سوپر آلیاژها و ایجاد سایش در ابزار برشی بسیار بالا بود، لذا گرایش به روش ریخته گری دقیق به عنوان یک روش جایگزین بیش از پیش مورد توجه قرار گرفت.

اوج شکوفایی روش ریخته گری دقیق به عنوان یک روش جایگزین بیش از پیش مورد توجه قرار گرفت.

اوج شکوفایی روش ریخته گری دقیق در سال 1980 بوده است، به طوری که بر طبق آخرین آمار حدود 15% کل قطعات تولیدی در کشور انگلیس به این روش ساخته می‌شود، که از این مقدار 50% به سوپر آلیاژهای با پایه نیکل و کبالت، 35% انواع فولاد، 10% آلمینیوم و آلیاژهای آن و 5% را آلیاژهای مس و تیتانیوم به خود اختصا می‌دهند.

معرفی فرایند ریخته گری دقیق
در این روش قالب سرامیکی توسط ساخت مدل‌های مومی و یا سایر موادی که قابلیت ذوب در دماهای پایین را دارا می‌باشند، تولید می‌گردد.

پس از ساخت مدل‌های مومی از قطعه مورد نظر، مدل‌های فوق به یک راهگاه مومی که نقش اصلی در فرایند ذوب ریزی را بر عهده دارد متصل می‌گردند.

مجموعه راهگاه و مدل‌های متصل به آن را خوشه می‌نامند که تعداد قطعات مومی در هر خوشه به ظرفیت حمل راهگاه، وزن نهایی خوشه تولیدی و تیراژ تولید بستگی دارد.

خوشه تولید شده را پس از آن در داخل یک دو غاب سرامیکی با مواد جوانه زا فرو می‌برند تا کاملا سطح مدل‌های مومی پوشش داده شود و لایه‌ای از روکش سرامیکی روی آن ایجاد شود.

بعد از بیرون آوردن خوشه از دو غاب، آن را در زیر ریزش ذرات بسیار ریز یا در بستری از این ذرات قرار می‌دهند تا به لایه سرامیکی مرطوب بچسبد.

این ذرات باعث ایجاد تخلخل در لایه سرامیکی می‌گردند که به خروج هوا از طریق پوسته سرامیکی در ضمن ذوب ریزی کمک می‌کند.

عمل روکش دهی با فرو بردن خوشه در دو غاب سرامیکی و خشک شدن لایه‌ ایجاد شده و دوباره تکرار این عمل ادامه می‌یابد تا ضخامت مورد نظر از لایه سرامیکی روی مدل‌ها را بپوشاند.

ضخامت دیواره سرامیکی در این روش بین 4 تا 12/0 میلیمتر متغیر است لذا باید به نحوی تعیین شود که مانع از خروج هوا از قالب نشود و به راحتی پس از ریخته گری قابل شکستن و جدایش از قطعات باشد.

بعد از رسیدن به ضخامت لایه مورد نظر، مجموعه خوشه را در داخل اتوکلاو گذاشته و به همراه فشار بخار آب حرارت اندکی می‌دهند تا موم از آن خارج شود.

مواد مورد استفاده برای روکش دهی مدل‌های مومی در حالت عمومی شامل مخلوطی از پلاستر، چسب و پودر سیلیکا، به عنوان ماده نسوز یا دیرگداز قالب، می‌باشد که این ترکیب برای ریخته گری فلزات با دمای ذوب پایین کاربرد دارد.

برای فلزات با درجه حرارت ذوب بالاتر در این حالت سیلیمانیت که یک ترکیب از آلومینا – سیلیکات می‌باشد به عنوان ماده اصلی قالب پیشنهاد می‌گردد و سیلیکا نیز به عنوان چسب به کار می‌رود.

بسته به دقت نهایی مورد نظر در ساخت قطعات، پوشش‌های دیگری از جنس سیلیمانیت، اتیل سیلیکات و مولاشیت نیز مورد استفاده می‌باشد.

آنچه که در این میان از اهمیت خاصی برخوردار می‌باشد این است که دیواره سرامیکی بایستی حتی المقدور مقاوم در برابر شوک‌های حرارتی بوده و در دمای ذوب پایداری ابعادی خوبی از خود نشان دهد، همچنین عدم تمایل به واکنش با مذاب و انبساط حرارتی پایین از دیگر خواص آن باشد.

بعد از خروج موم، قالب آماده ریخته گری می‌باشد، لذا آن را برای خروج باقیمانده احتمالی موم و نیز استحکام هر چه بیشتر چسب تا دمای 1000 درجه سانتیگراد یا 1832 درجه فار نهایت پیش گرم می‌کنند.

این کار به طراح اطمینان کافی از پر شدن قالب می‌دهد.

عملیات ریخته گری به صورت ریخته گری ثقلی، تحت فشار و یا در خلاء انجام می‌گیرد اما در حالت ریخته گری تحت فشار باید کمال دقت را مبذول داشت تا هوا به طور کامل از قالب خارج گردد.

وزن قطعات ریخته گری شده با این روش به طور عادی بین 200 گرم تا 8 کیلوگرم متفاوت است، اگر چه امروزه قطعات تا وزن 250 کیلوگرم نیز قابل تولید به این روش می‌باشند.

روش ریخته گری دقیق قابلیت تولید آلیاژهای آلومینیوم ، برنز ، فولادهای ابزار، فولادهای ضد زنگ، استلیت، سوپر آلیاژهای پایه نیکل و کبالت، طلا و تیتانیوم و آلیاژهای مس را به خوبی دارا می‌باشد.

مزایای روش ریخته گری دقیق ریخته گری دقیق قابلیت دستیابی به تلرانس‌های بسته‌تر را دارد.

این روش تلرانس، 5/0% و حتی در قطعات کوچک تا 15/0% قابل دسترس می‌باشد.

ریخته گری محدوده وسیعی از فلزات با این روش مقدور است.

امکان رسیدن به کیفیت بالای ساختار متالوژیکی به دلیل عدم وجود عیوبی مانند ماسه سوزی و ...

وجود دارد.

هزینه این روش نسبت به سایر روش‌های دیگر در تیراژ بالا بسیار کمتر می‌باشد.

عیوب ریخته گری دقیق به راه اندازی سیستم ریخته گری دقیق متضمن صرف هزینه بالا بوده و باید استفاده از این روش توجیه اقتصای داشته باشد.

برای قطعات با تیراژ پایین مقرون به صرفه نمی‌باشد.

اصول کلی انجام ریخته گری دقیق در زیر به توضیح اصول کلی فرایند ریخته گری دقیق پرداخته می‌شود.

تولید مدل مومی مدل‌های موم به تعداد مورد نظر بعد از طراحی و ساخت قالب در این مرحله غالباً به روش تزریق تولید می‌شوند.

مرحله تزریق در قالب مونتاژ مدلها جهت تولید خوشه‌های متشکل از تعداد مشخص مدل، به یک راهگاه اصلی از جنس موم متصل می‌شوند.

عمل اتصال توسط موم‌ مذابی که به عنوان لحیم ندر محل ریخته می‌شود، انجام می‌شود البته این کار باید به صورتی انجام شود که روی دقت ابعادی مدل تاثیر گذار نباشد.

مرحله مونتاژ مدل‌ها ایجاد لایه سرامیکی مدل خوشه‌ای فوق را هر دفعه در دو غاب سرامیکی فرو برده و سپس آن را در داخل یک بستر از شن بسیار ریز قرار می‌دهند تا ضخامت لایه مورد نظر ایجاد شود.

مرحله ایجاد لایه موم زدایی به محض خشک شدن لایه سرامیکی موم را با حرارت اندک ذوب و از داخل قالب سرامیکی خارج می‌کنند بدین ترتیب پوسته سرامیکی به عنوان قالب مرحله بعد آماده ریخته گری است.

مرحله موم زدایی ریخته گری این عمل با پیش گرم قالب به حدود 1000 درجه سانتیگراد و تحت ریخته گری ثقلی انجام میشود، بدیهی است بعد از سرد شدن مذاب مدلها و راهگاه‌ اصلی به صورت یک جسم یکپارچه در می‌آیند.

مرحله ریخته گری شکستن لایه سرامیکی بعد از سرد شدن مذاب پوسته سرامیکی توسط ارتعاش یا چکش پنوماتیکی شکسته می‌شود.

مرحله شکستن لایه برش قطعات هر یک از مدل‌ها به ترتیب از راهگاه جدا می‌شوند.

این کار غالباً توسط اره مویی و به صورت دستی انجام می‌شود.

برش مدلها پرداخت نهایی قطعه کار پرداخت نهایی تقابل ریخته گری دقیق و قالب سازی سریع با توجه به اینکه نمونه سازی سریع باعث افزایش قدرت رقابت در واحدهای تولیدی، کاهش زمان ارائه مدل و هزینه نهایی قطعه و حتی کاهش خطاهای احتمالی به دلیل استفاده از کامپیوتر می‌شود، لذا با پیدایش این تکنولوژی زمینه برای کاربرد آن در سایر رو‌ش‌ها نیز فراهم شد.

به تبع این تکنولوژی، قالب سازی سریع نیز که بر پایه ساخت سریع قالب توسط روش نمونه سازی سریع برای تولید قطعات با جنس اصلی استوار بوده و به طراح امکان تولید قالب در مدت کوتاه حداکثر چند روز را می‌دهد، به عنوان یک عامل تاثیر گذار در تسریع پروسه تولید مورد توجه قرار گرفت.

به طور مثال امروزه در ریخته گری دقیق به جای تولید مدل مومی به روش تزریق موم در قالب‌های فلزی می‌توان از نمونه سازی سریع استفاده و با این کار یکی از فرایندهای وقت گیر تولیدی را که شامل طراحی قالب، تهیه برنامه ماشین کاری اتوماتیک، و در نهایت زمان بالای ساخت و نصب قالب جهت تزریق موم را حذف کرد.

اعمال روش نمونه سازی سریع عملکرد این تکنولوژی در تصحیح فرایند ریخته گری دقیق بدون تغییر کلی سیستم کارایی روش عبارت است از تولید مدل مومی به عبارت دیگر بعد از تعیین مدل قطعه مورد نظر جهت انجام ریخته گری دقیق توسط یکی از روش‌های نمونه سازی سریع عملیات ساخت مدل‌های مومی انجام می‌شود که از مهمترین مزایای آن علاوه بر دقت بالای قطعه، کاهش زمان تولید مدل و عدم نیاز به طراحی قالب همانند روش‌های سنتی می‌باشد.

از آنجا که برنامه نویسی جهت تولید قالب‌های تزریق و نیز ماشین کاری آنها توسط دستگاه‌های CNC به حداقل یک تا دو هفته زمان نیاز دارد می‌توان مدل‌ها را به راحتی در عرض چندین روز با استفاده از نمونه سازی سریع با هزینه کمتر و دقت بالاتر تولید کرد.

در زیر به مراحل تولید مدل مومی توسط نمونه سازی سریع اشاره می‌شود: تولید مدل قطعه مومی در نزم افزار CAD ذخیره کردن این مدل وبا فرمت STL که فرمت استاندارد مدل‌های حجمی است و انتقال آن به دستگاه نمونه سازی سریع.

مدل CAD از طریق نرم افزار مربوطه دستگاه نمونه سازی که غالباً Slicer می‌باشد به لایه‌های با ضخامت 127/0 تا 005/0 میلیمتر مقطع بندی می‌شود.

اطلاعات مربوط به هر لایه به سیستم دستگاه منتقل و قطعه لایه لایه از پایین به بالا تولید می‌شود.

این کار توسط عملکرد سکویی انجام می‌گیرد که قابلیت حرکت بالا و پایین داشته و قطعه روی آن ساخته می‌شود.

رایج ترین روش مورد استفاده در این بخش به دلیل نوع جنس موم روش SLA می‌باشد، که با تابش لیزر به هر سطح از فتوپلیمر که ضخامت آن برابر مقدار تعیین شده در نرم افزار است، مقطع هر لایه جامد شده، از روی هم قرار گرفتن این لایه‌ها قطعه نهایی تولید و در ادامه آن را از داخل ظرف فتوپلیمر خارج می‌کنند.

بعد از خروج قطعه آن را در یک گروه در معرض تابش اشعه فرابنفش قرار می‌دهند تا فتوپلیمر پخته شده استحکام نهایی خود را به دست آورد.

قالب سازی سریع با اعمال روش DSPC در این بخش سعی شده تا از روش DSPC به عنوان عاملی برای اقتصادی کردن و کوتاه کردن فرایند ریخته گری دقیق استفاده شود.

این روش برعکس نمونه سازی سریع که برای تولید مستقیم مدل کاربرد دارد به پیروی از روش‌های نمونه سازی سریع برای ساخت قالب به صورت کاملاً بی واسطه و مستقیم به کار می‌رود، لذا به آن قالب سازی سریع به روش مستقیم گفته می‌شود.

در زیر به روشی که برای تولید به روش قالب سازی سریع دنبال شده پرداخته می‌شود.

طراحی قطعه در این مرحله مدل سه بعدی به صورت مونتاژی همراه با ماهیچه‌های مورد نیاز برای ساخت آن در فرایند ریخته گری مدل شده و با استفاده از امکانات نرم افزار CAD، مدل قالب ایجاد می‌شود.

طراحی راهگاه پس از تولید مدل سه بعدی قالب، عملیات طراحی راهگاه با توجه به استانداردهای موجود و اتصال آن به مدل قالب انجام گرفته و کل مدل مربوطه به عنوان مدلی یکپارچه با فرمت STL، که فرمت استاندارد دستگاه‌های نمونه سازی است، ذخیره و به دستگاه منتقل می‌شود.

ساخت قالب واقعی عملیات ساخت قالب در دستگاه نمونه سازی به صورت ساخت لایه لایه انجام می‌گیرد که این فرایند شامل مراحل زیر است: بعد از انتقال مدل به دستگاه در محیط نرم افزار Slicer که نرم افزار جانبی دستگاه نمونه سازی برای قاچ بندی و لایه لایه کردن مدل‌ها می‌باشد مدل به لایه‌های متعددی عموماً به ضخامت 125/0 میلیمتر تقسیم می‌شود.

برای ساخت قالب روی سکوی اولیه متحرک با قابلیت حرکت عمومی توسط حرکت غلتک لایه‌ای ازپودر سرامیک به ضخامت لایه اولیه‌ای که در نرم افزار Slicer مشخص شده ایجاد می‌شود.

در اجرای فرایند ساخت حرکت غلتک دو وظیفه مهم را انجام می‌دهد: غلتک با حرکت افقی خود لایه سرامیک را به ضخامت مورد نظر تنظیم می‌کند که این کار در طول عملیات ساخت از اهمیت بالایی برخوردار است.

غلتک مزبور با داشتن خاصیت گرم کنندگی در حین حرکت و تصحیح لایه به پخت نسبی سرامیک آغشته به چسب نیز کمک می‌کند.

این حرارت نسبی با افزایش ارتفاع قالب در طول فرایند باعث استحکام و جلوگیری از تغییر شکل قالب می‌شود.

ریزش به صورتی که چسب مایع در بالای لایه سرامیکی به شکل مقطع لایه اول که در نرم افزار مشخص شده از طریق نازل دستگاه که خود دارای چند گلویی بوده و قابلیت حرکت روی صفحه Y,X را دارد انجام می‌گیرد.

چسب در فضای بین ذرات سرامیک نفوذ و باعث اتصال آنها به هم می‌شود.

این عمل ساختار محکمی را در قسمتهای فوق در مرحله پخت بعدی ایجاد می‌کند، سپس سکو به اندازه ضخامت لایه دوم پایین می‌آید.

فرایند ساخت قالب فرایند به این ترتیب ادامه می‌یابد و قالب از پایین به بالا ساخته می‌شود.

در پایان فرایند ساخت، قالب را به همراه سرامیک‌های داخل و اطراف آن را حرارت داده تا قالب سرامیکی که چسب وجود دارد سخت شود و بعد از سرامیک‌های خام، (سرامیک‌هایی که با چسب آمیخته نیستند) با وارونه کردن قالب از آن خارج می‌شوند.

قالب سرامیکی پخت شده و خالی از سرامیک خام قالب اکنون آماده ریخته گری است، بعد از انجام آن به طریقه ثقلی همانند روش ریخته گری دقیق و سرد شدن فلز قالب سرامیکی شکسته شده، راهگاه آن زدوده گردیده و در نهایت پرداختی جزئی روی قطعه انجام گیرد.

نتایج این روش باعث صرفه جویی در زمان تولید و کاهش هزینه تولید می‌شود.

راه اندازی خط ریخته گری با استفاده از قالب سازی سریع به مراتب ارزان‌تر از ریخته گری دقیق معمول می‌باشد.

دقت این روش بالاست تا آنجا که قطعات تولیدی نیاز به حداقل پرداخت داشته و به شکل نهایی تولید می‌شوند.

این روش همانند ریخته گری دقیق قادر به تولید قطعات با جنس آلومینیوم، فولاد ضد زنگ، فولاد ابزار، آلیاژهای نیکل و مس می‌باشد.

کاربرد کامپیوتر و نمونه سازی سریع سبب کاهش خطاهای احتمالی در فرایند طراحی و ساخت مدل و تصحیح سریع آنها در صورت وقوع می‌شود.

ریخته گیری دقیق سریع اگر چه فرایند ریخته گیری دقیق سریع روشی برای تولید نمونه های فلزی قطعات پیچیده است، اما یکی از کارهای زمان بر در این فرایند، تهیه مدل مومی و قالب تزریق موم است.

به کمک فرایند ریخته گیری در قالب لاستیکی سخت شده سیلیکونی می توان تعدادی مدل از جنس موم ذوب شونده ساخت تا در گام بعدی با روش ریخته گیری دقیق، نمونه های اصلی فلزی تولید شوند.

این تکنیک برای ساخت نمونه های فلزی به روش ریخته گیری دقیق از سرعت عمل برخوردار است و می توان بدین وش زمان 4 ماهه در فرایند سنتی را به 4 هفته کاهش داد.

قطعات پیچیده فلزی از جنس آلومینیم، فولاد، برنز و دیگر آلیاژها به راحتی با این روش قابل تولید هستند علاوه بر این بعضی از روش های مدل سازی سریع نیز می توانند مستقیماً مدل مومی تولید کنند.

تکنولوژی هایی که جهت این عملیات مناسب می باشند و در ایران موجودند 3Dprinting و Thermojet می باشند.

Thermojet صرفاً یک قطعه مومی می سازد ولی در، 3Dprinting یکی از مواد مصرفی و محصولات تولیدی آن، موم است.

(Rotary)Spin Casting ساخت مدل به روش های مرسوم ترکیب روش های نمونه سازی سریع با تکنیک های متداول مدل سازی نظیر، کشش عمیق، ریخته گیری در فشار پایین، فرز کاری با سرعت براده برداری در 5 محور و دیگر روش ها، در زمره راه حل های اقتصادی و با صرفه برای تولید نمونه به شمار می آید.

ریخته گیری چرخش؛ روشی جدید برای تولید نمونه قطعات کوچک از جنس فلز یا مواد مصنوعی می باشد.

در این تکنیک با استفاده از مدل اولیه که به روش مناسبی نظیر 3DPrtiting یا استریولیتوگرافی ساخته شده است یک حفره قالب تو خالی از قطعه به دست می آید که نهایتاً برای ریخته گیری با تزریق آلیاژهای فلزی نظیر زاماک یا مواد دور و پلاست از آن استفاده می شود.

قالب ریخته گیری فوق از جنس موادی شبیه به کائوچو در زمانی کوتاه قابل ساخت است.

ریخته گیری به روش گریز از مرکز انجام می شود که تولید تیراژی در حدود 2000 قطعه کوچک را امکان پذیر می سازد.

برای ساخت قالب مربوطه، مدل اولیه داخل بستری از ماده کائوچوبی مخصوص قرارداده می شود.

این مواد تا سطح جدایش دو نیمه قالب اطراف مدل را پر می کنند.

برای ایجاد خط جدایش دو نیمه قالب کافی است یک اسپری مخصوص جدا کننده به روی تمامی سطح پاشیده شود.

بعد از این عمل، مجدداً تمامی ضخامت قطعه و قالب یا در واقع همان نیمه دوم قالب از مواد مخصوص پر می شود.

بر اثر اعمال فشار داخل دستگاه مربوطه قالب آببند می گردد.

بعد از زمان تقریبی 3 الی 4 ساعت مواد کائوچوبی قالب کاملاً سخت شده و مدل ها را می توان خارج کرد.

حال راهگاه های فرعی و اصلی و مجاری خروج هوا با کمک یک اسکالین داخل این «قالب لااستیکی سخت شده» به صورت دستی ایجاد می شوند و تمام حفره ها پیرامون یک مرکز دوران به صورت دایروی قرار می گیرند تا در حین ریخته گیری بر اثر چرخش قالب ها حول راهگاه بار ریز اصلی از نیروی گریز از مرکز حاصله برای پرشدن حفره به خوبی استفاده شود.

در این روش نیازی به اجرای زاویه خروج قطعه نیست.

با کمک این تکنیک، تولید مقرون به صرفه و سریع نمونه های فلزی و مواد مصنوعی به خوبی امکان پذیر است.

از کاربردهای عمده این روش بررسی و بهینه سازی قطعات ریخته گیری تحت فشار می باشد.

در واقع با ترکیب استریولیتوگرافی ساخت نمونه های فلزی در زمانی بسیار کوتاه تر انجام پذیرد.

روش پاشش پودر فلز (Metal Spray) در این روش ابتدا بر روی مدلی که پیش توسط یکی از روش های نمونه سازی ایجاد شده است، پودر فلز سخت در اطاق مخصوصی پاشیده می شود، سپس بر روی آن مواد کامپوزیتی ریخته می شود، برای نیمه دوم قطعه نیز همین کار انجام می گیرد.

دستگاه پاشش فلز دارای تفنگی است که از دو سمت مفتول مخصوص با هم وارد تفنگ شده و با ایجاد جریان عمل ذوب انجام می گیرد.

همزمان با این عملیات باد، با فشار ذرات فلز مذاب را روی مدل می پاشد.

ماده مورد استفاده از جنس سخت می باشد.

در شکل پایین دستگاه پاشش فلز به همراه تفنگ آن نمایش داده شده است.

روش ساخت سریع قالب های شکل دهی ورق (سنبه ماتریس) Sheet Metal Forming این روش به عنوان یکی از روش های قالب سازی سریع جهت تولید قالب های پرس ورق مورد استفاده قرار می گیرد.

با توجه به کاربرد امروزه تلاش های زیادی جهت افزایش کاربرد آن انجام می شود.

در زیر به مراحل مختلف تولید قالب های پرس ورق اشاره شده است.

در این روش ابندا نیاز به یک مدل فیزیکی پایدار می باشد جنس مدل می تواند از چوب، پلاستیک یا سایر جنس های تولید شده روش نمونه سازی سریع باشد.

از آنجا که قطعه نهایی تولید شده به این روش حاصل شکل یافتن ورق بین دو نیمه بالا وپایین قالب نهایی است لذا مدل اولیه باید دارای سطح جدایش باشد یا بایستی سطح جدایش مورد نیاز را برای آن مانند قالب های اپوکسی ایجاد نمود.

مزایای قالب سازی با استفاده از آلیاژهای نقطه ذوب پایین قیمت تمام شده بسیار پایین کیفیت سطح عالی ایمنی بالای تولید پایداری، صحت و تکرارپذیری استفاده از قالب روش ساخت آسان زمان ساخت و اتمام بسیار کم قالب مواد قالب 100% قابل باز یافت می باشند.

ویژگی های بارز این روش 1-هزینه: %10 تا %15 کاهش هزینه نسبت به روش سنتی 2-زمان: در این روش نسبت روش های سنتی ساخت قالب با CNC زمان بسیار کاهش می یابد.

3-مواد: مواد قالب های ساخته شده توسط این روش با مواد قالب های سنتی برابری کرده حتی در مواردی نیز بهتر می باشد.

4-انعطاف پذیری: در این روش کارهای متنوعی را هنگام ساخت می توان انجام داد، خطوط خنک کاری، کشویی ها و هر نوع فرم خاصی را می توان در داخل قالب ایجاد نمود.

5-تکرارپذیری: به راحتی و با سرعت بالا با در دست داشتن فایل CAD قطعه یا قالب، می توان عملیات تکرار را انجام داد.

6-قابلیت تعمیر: قالب های این روش قابلیت جوشکاری دارند.

7-صافی سطح: در کاربردهای کلاسی A نیاز به پرداختکاری نیست ( یا خیلی کم).

مواقعی که پرداخت بالا لازم باشد، این نوع قالب ها دارای قابلیت ماشین کاری و روکش دهی Platinh می باشند.

8-نمونه سازی: این روش برای نمونه سازی و تست قطعات نیز بسیار عالی می باشد.

قالب های STAMPING منگنه زنی، قالب های تزریق پلاستیک، قالب های بادی، قالب های ریخته گیری و دایسکت، قالب های شکل دهی گرمائی، و .

.

روش MPC (Metal Part Casting) این روش جدید مشابه ریخته گیری دقیق، جهت تولید مدل های اولیه از جنس اصلی به کار می رود با این تفاوت که در این روش از آنجا که مدل مومی اولیه بر خلاف روش های سنتی که توسط قالب های فلزی از طریق ساخت با CNC تولید می شود با استفاده از روش های جدید قالب سازی سریع مثل Soft Tooling تولید می گردد.

لذا سرعت فرایند در این روش بسیار بالاتر می باشد طوری که از زمان شروع تا پایان فرایند 3 الی 5 روز طول می کشد.

با این روش قطعات با جنس آلومینیوم، برنز، بریلیم و مس را می توان تولید کرد.

با انجام لین پروسه 85% در هزینه و 30% در زمان صرفه جویی می شود.

روش AIM در این روش قالب ها مسقیماً توسط روش 3dpinting یا sla تئلید می شود.

برای این کار ابتدا مدل CAD قالب توسط نرم افزارهای CAD مثل CATIS- Solidworks- Proengineer و .

با پسوند STL ایجاد می شود.

بعد از آن توسط 3dpinting یا sla مدل قالب ها تولید می شود، سپس پشت بند این قالب را با مواد کامپوزیتی پر می کنند و بدین ترتیب قالب آماده به کار می باشد.

به عبارتی قالب ها در دستگاه 3dpinting یا sla با روشی مشابه برای ساخت قطعه مورد نظر منتهی با درجه منفی برای ساخت قالب به کار می رود و بعد از تولید قالب به صورت یکپارچه در 3dpinting یا sla آن را از وسط به دو نیم می کنند.

از نکات مهم در مورد این روش می توان به موارد زیر اشاره کرد: عمر قالب در این روش برای کمتر از 100 قطعه پیش بینی شده است.

دقت آن حدود 0.005inch+ تا +0.127 میلیمتر می باشد.

زمان ساخت قالب دراین روش بین یک تا دو هفته به طول می انجامد.

در قالب تولید شده وجود زاویای شیب برای آسانی خروج قطعه از آن ضروری می باشد.

موادی که برای پر کردن قالب های تولیدی به این روش به کار می رود شامل: مواد ارموپلاستیک اپکسی های آلومینیم سرامیک ها فلزات با نقطه ذوب پایین می باشند.

سرعت تولبد قطعه در این روش 10 قطعه برای هر قالب به ازای هر روز می باشد.

قیمت تولید در این روش برای قطعات با ابعاد حداکثر حدود 1000 تا 1500 دلار می باشد.

روش (Sirect Shell Produvtion Casting) DSPC روش DSPC روشی برای تولید قالب های سرامیکی جهت تولید قطعه فلزی به روش ریخته گیری می باشد.

در این فرایند که جزء فرایندهای قالب سازی سریع می باشد قالب مانند دیگر روش های نمونه سازی به صورت لایه لایه ساخته می شود.

این پروسه تولیدی شامل یک افشانک با چند نازل می باشد که چسب مایعی را روی هر لایه از پودر سرامیک در هر مرحله رسوب می دهد بعد از آن قالبی که با تکرار مراحل فوق ساخته شده حرارت داده می شود.

پس از ایجاد یک قالب سرامیک سخت می توان هر نوع فلز را به داخل این قالب ریخته گیری کرد از طرفی استفاده از این روش نوین باعث حذف بعضی از مراحلی می شود که در ریخته گیری دقیق مورد استفاده است.

به علاوه این قالب های سرامیکی از دقت بیشتری در مقایسه با قالب های ریخته گیری ماسه ای برخودارند، تلرانس برای طول های کمتر از یک اینچ در این روش چیزی معادل 0.021+ اینچ بوده و برای طول های بزرگتر از 6 اینچ این مقدار به 0.031+ می رسد با استفاده از روش DSPC می توان انواع فلزات شامل آلومینیم- منگنز و آهن نرم و نیز فولاد ضد زنگ را ریخته گیری کرد.

از طرفی روش DSPC به عنوان راهی برای تولید تعداد نامشخص از قطعات به صورت تکرارپذیر جهت تست عملکرد و قابلیت مونتاژپذیری مطرح می باشد که هم باعث صرفه جویی در زمان تولید و هم کاهش هزینه تولید می شود.

این روش دارای دقت بالایی بوده تا آنجا که از آن به عنوان روشی برای تولبید قطعه نهایی(net shape) از فایلی که از محیط CAD گرفته شده استفاده می شود.

واژه های جدید در زمینه RP&RT Secondary Operation به عملیات های دستی یا ماشینی اطلاق می شود که روی قطعات تولید شده به روش نمونه سازی سریع قبل از به کارگیری آنها باید اعمال شود.

این عملیات می تواند شامل فرایندهای مثل پخت نهایی قطعه تولیدی، از بین بردن تکیه گاه ها و ماشین کاری و یا رزین کاری نیز باشد.

Green part به قطعاتی که با استفاده از روش های نمونه سازی سریع شکل داده شده اند ولی هنوز نیاز به عملیات های ثانویه جهت افزایش استحکام و ساختار خود دارند اطلاق می شود.

با انجام این عملیات های ثانویه روی قطعه مانند باز پخت نهایی آن را brownpart می نامند.

Brown part به قطعات نمونه سازی سریع اطلاق می شود که عملیات باز پخت و یا سایر عملیات های ثانویه (secondary Operation) روی آنها انجام شده باشد تا حالت ضعف و استحکام کم ساختاری در آنها از بین برود این قطعات تلرانس ابعادی کاملاً پایدارند.

Subtractive Machining تولید یک قطعه با برداشتن مواد اضافی از شکل یا بیلت اولیه مواد ( که این شکل تولیه ممکن است مکعبی- مخروطی یا صفحه ای باشد) را گویند.

مواد زاید را توسط تراشکاری- برش- تخلیه الکترونیکی و یا سایر روش ها می توان از روی قطعه برداشت.

از جمله ماشین های subtractive به ماشین های دریل کاری، ماشین تراش می توان اشاره کرد.

مقایسه تکنولوژی قالب سازی سریع با روش های سنتی زمان و هزینه یکی از معضلات اصلی قالب سازی سنتی زمان مصرف شده در ساخت است.

یکبار دیگر رویه سیستم سنتی را با هم بررسی می کنیم.

از زمانی که طرح اولیه قطعه توسط طراح ارائه می شود او منتظر قطعات نمونه برای تست عملکردی و مونتاژی می باشد.

طرح ارائه شده به تیم طراحی قالب فرستاده می شود تا قالب قطعه طراحی شود.

با مشکلات بسیار زیادی از جمله در نظر گرفتن مراحل مختلف طراحی قالب و پارامترهای دخیل در آن همچنین تحلیل دقیق قطعه جهت اینکه نمونه بی عیب تولید شود زمان بسیار زیادی در این مرحله صرف می شود.

پس از این مرحله در گام بعدی قالب طراحی شده باید ساخته شود، زمان ساخت قالب نیز به مراتب بیشتر از مراحل قبلی است.

سپس به مرحله تولید رسیده، قطعات نمونه تولید می شوند.

در این مرحله یکی از ماشین های موجود در کارگاه باید درگیر تولید این قطعات شود.

زمان تعریف پارامترهای ماشین و .

نیز در زمان کل تولید بی تأثیر نمی باشد.

و اما هزینه؛ از ابتدای شروع طراحی تا تولید نمونه تماماً هزینه باید در نظر گرفته شود و به عبارت دیگر: در صنعت زمان مساوی هزینه است.

یعنی اینکه هر جا زمان زیادی صرف کردیم در واقع در جایی برای سرعت بخشیدن به کارهای عقب افتاده باید هزینه کنیم.

اما دذ روش های قالب سازی سریع زمان بسیار کاهش می یابد.

وقتی که بعد از 24 ساعت قطعه نمونه RP بر روی میز طراح آماده است و بعد از 24 یا 48 ساعت بعد قطعه با مواد اصلی برای تست آماده باشد دیگر مقایسه معنی ندارد فقط تجهیزات مربوط به روش های نمونه سازی و قالب سازی سریع دارای قیمت بالایی می باشند.