پ۲۹۵۸۸
per
طراحی،ساخت و راه اندازی دستگاه هیبرید پرینتر سه بعدی-فرزCNC با 5 درجه آزادی
محمدحسن اسدی
مكانیک
۱۴۰۲
۱۰۶ص.
سی دی
کارشناسی ارشد
ساخت و تولید
۱۴۰۲/۰۶/۲۹
فرآیند¬های متعددی برای ساخت و تولید قطعات در صنعت وجود دارد که هر یک از این فرآیندها دارای مزایا و معایبی هستند. فرآیندهایی مانند ریخته¬گری، شکل¬دهی، جوشکاری¬¬، براده¬برداری؛ روش¬ها متداول ساخت و تولید انواع قطعات هستند. روز به روز فرآیند¬های متعدد نوینی جهت دستیابی به بهره¬وری بالا در تولید ابداع می¬شود و این فرآیندهای نوین هم به نوبه خود داری نقاط قوت و ضعف به خصوصی هستند.یکی از فرآیند¬های نوین تولید که هر روزه توسعه می¬یابد، فرآیند¬های ساخت افزودنی هست. این فرآیندها توانایی تولید انواع قطعات با جنس¬های مختلف را دارا بوده و هم اکنون تحقیقات زیادی جهت توسعه و بهبود این روش¬های ساخت در دنیا در حال انجام می¬باشد. و ساخت به روش پرینت سه بعدی یکی از مهم¬ترین روش¬های ساخت افزودنی می¬باشد. در این روش بعد از طراحی قطعه؛ مدل قطعه لایه¬ بندی شده و توسط دستگاه به صورت لایه لایه پرینت شده و ساخته می¬شود. مهمترین مزایای ساخت افزودنی در مقایسه با سایر روش¬های ساخت؛ تولید قطعات با اشکال پیچیده هندسی در مدت زمان کمتر، استفاده بهینه از مواد و کاهش هزینه تولید می¬باشد. از نقاط ضعف روش¬های ساخت افزودنی، وجود اعوجاع در قطعات تولیدی، صافی سطح و دقت ابعادی کمتر در مقایسه با قطعات ماشینکاری شده می¬باشد. امروزه برای رفع این کاستی استفاده از دستگاه¬هایی که بتواند هم پرینت قطعات را انجام داده و همزمان در همان دستگاه و بدون تغییر در تنظیمات قطعه کار؛ عملیات پرداخت و یا رفع عیوب احتمالی پرینت را با ماشینکاری انجام دهد جزء روشهای پیش رو و تحقیقاتی محسوب می¬شود که محققین بسیاری در این زمینه در حال پژوهش می¬باشند. از طرف دیگر استفاده از دستگاه¬های هیبریدی که ترکیبی از چندین دستگاه با توانایی¬های مختلف هستند می¬تواند سرعت تولید را افزایش و هزینه¬های تولید را کاهش داده و در کل باعث افزایش بهره¬وری گردد. با توجه به محدویتهای مطرح شده، جهت بر طرف کردن عیوب قطعات پرینت شده در مدت زمان کم و هزینه کمتر؛ استفاده از دستگاه هیبرید پرینترسه بعدی- فرز CNC پیشنهاد می¬گردد. در این پایان نامه تحقیقاتی راجع به ساخت افزایشی و ساخت هیبریدی انجام شده و دستگاه هیبرید پرینتر سه¬بعدی- فرزCNC با 5 درجه آزادی طراحی و ساخته شد. مکانیزم حرکتی دستگاه از نوع ربات دلتا و دارای پنج درجه آزادی می¬باشد حرکت خطی در راستای محورهای X،YوZ بوسیله بال اسکروها و بازوهای دستگاه و حرکتی دورانی در راستای محورهای A و C بوسیله میز دستگاه تامین می¬شود. دستگاه دارای اجزای مختلف از جمله: سازه، میز، اجزای کنترلی و ... می¬باشد که بعد از ساخت و مونتاژ و نصب تجهیزات کنترلی راه اندازی شده و برای برنامه نویسی دستگاه از نرم افزار متن باز Repetier استفاده شده است. در این دستگاه نازل پرینت و ابزار فرزکاری بر روی سکوی متحرک یا پلتفرم ابزارگیر نصب شده¬اند که بعد از اتمام عملیات پرینت نازل دستگاه از مدار خارج شده و با اعمال آفست لازم در مختصات دستگاه؛ ابزار فرز در مدار قرار گرفته و عملیات فرزکاری را انجام می¬دهد و قطعه ساخت شده با این دستگا نیاز به عملیات تکمیلی بعدی ندارد. بعد از اتمام و راه¬اندازی دستگاه؛ نمونه قطعه¬ای که با سایر دستگاه¬های پرینت سه¬بعدی قابل ساخت نبود، بوسیله این دستگاه پرینت شده و سپس قطعه ساخته شده ماشینکاری گردید. برای ساخت قطعه در این دستگاه ابتدا قطعه در نرم افزار CAD طراحی شده و با فرمت STL ذخیره می¬شود. فایل با فرمت STL در نرم افزار Simplify 3D باز شده و بر اساس پارامترهای لازم برای پرینت در این نرم افزار لایه¬بندی یا اسلایس شده و G-Codeگیری می¬شود. در نهایت فایل G-Code بوسیله نرم افزار Repetier به دستگاه پرینتر ارسال شده و چاپ سه بعدی قطعه انجام می¬شود. بعد از اتمام عملیات پرینت قسمت¬های مورد نیاز قطعه بوسیله ابزار فرز ماشینکاری می¬شود.
each of these processes has advantages and disadvantages. processes such as casting, shaping, welding, chipping; are traditional methods of manufacturing and producing all kinds of parts. Day by day, many new methods are invented to achieve high productivity in manufacturing, and these new processes have positive and negative effects. One of the new manufacturing processes that grows every day is additive manufacturing processes. This production method has the ability to produce all kinds of parts with a variety range of materials, and now a lot of researches are being done to develop and improve the rapid prototyping methods in the world. Also 3D printing is one of the most important methods of additive manufacturing. In this method, after designing the part; The part model is layered and printed by the machine in layers are done. The most important advantages of additive manufacturing compared to other manufacturing methods are; Production of parts with complex geometric shapes in less time, optimal use of materials and reduction of production cost. One of the drawbacks of additive manufacturing methods is the existence of distortions in the Produced parts, surface smoothness and weak dimensional accuracy compared to machined parts. Nowadays in order to solve this shortcoming, using machines that can print the parts at the same time in the same machine and without changing the settings of the work piece; The operation of polishing or fixing the possible defects of the print by machining is considered as one of the upcoming and research methods that many researchers are currently researching in this field. On the other hand, the use of hybrid devices, which are a combination of several devices with different abilities, can increase the speed of production, reduce production costs, and generally increase productivity. According to the mentioned limitations, in order to eliminate the defects of the printed parts in a short period of time and at a lower cost; It is recommended to use the hybrid machine of the next-generation printer-CNC milling machine. In this thesis, research on additive manufacturing and hybrid manufacturing was carried out and a 3D printer-CNC milling hybrid device with 5 degrees of freedom was designed and built. The movement mechanism of the device is of the delta robot type and has five degrees of freedom. Linear movements along the X, Y and Z axes are provided by the ball screws and arms of the machine, and rotational movements along the A and C axes are provided by the machine table. The device has various components, including: structure, table, control components, etc., which were launched after the construction, assembly and installation of the control equipment, and Repetier open-source software was used to program the device. In this device, the print nozzle and the milling tool are installed on the mobile platform or the tool holding platform, which after the printing operation is finished, the nozzle of the device is removed from the circuit and by applying the necessary offset in the coordinates of the device; The milling tool is placed in the circuit and performs the milling operation, and the piece made with this tool does not need any additional operations. After finishing and setting up the device; A part sample that could not be made with other 3D printing machines was printed by this machine and then the manufactured part was machined. To make a part in this machine, first the part is designed in CAD software and saved in STL format. The file in STL format is opened in Simplify 3D software and is layered or sliced based on the necessary parameters for printing in this software and G-Code is obtained. Finally, the G-Code file is sent to the printer by Repetier software and the 3D printing of the piece is done. After finishing the printing operation, the required parts of the part are machined by a milling tool
Designing, manufacturing and implementation of five-axis hybrid 3D printer-CNC Milling Machine
اسدی،
محمدحسن
تهیه کننده
محبوب خواه،
زادشکوریان،
مهران
محمد
استاد راهنما
استاد مشاور
تبریز
