تبدیل ایده به محصول با استفاده از پرینتر سه بعدی - جلسه چهارم

عنوان جلسه: نرم افزارهای مورد نیاز برای انجام پرینت سه بعدی
برای اینکه بتوان یک ایده را تبدیل به محصول نمائیم ابتدا باید پرینتر و نوع تکنولوژی پرینت را انتخاب نمائیم.
از آنجاکه پرینترهای سه بعدی FDM کاربرد خانگی و نیمه صنعتی بیشتری پیدا کرده­اند، از این جلسه به بعد توضیحات را بر مبنای کار با اینگونه پرینترها تشریح خواهیم کرد. گرچه بسیاری از مباحث برای اغلب پرینترها صدق می­کند.
اما برای ساخت آنچه در ذهن داریم، باید بتوانیم ابتدا آنرا به صورت یک مدل سه بعدی کامپیوتری طراحی کرده و سپس آنرا به فایلی تبدیل کنیم که پرینترهای سه بعدی قادر به چاپ آن باشند.

· طراحی مدل سه بعدی کامپیوتری
برای تبدیل آنچه در ذهن داریم به یک مدل سه بعدی کامپیوتری، باید از نرم افزارهائی که به این منظور ساخته شده­اند، استفاده نمود.
این گونه نرم افزارها بسیار متنوع هستند. برخی برای افراد مبتدی ساخته شده­اند و برخی برای حرفه ­ای ها. بعضی برای طراحی مهندسی مناسبند، بعضی برای هنری.
از اینرو اولین قدم، انتخاب نرم افزار طراحی بسته به حیطه­ی کاری و موردی که در ذهن داریم، است. با انتخاب نرم افزار و با استفاده از امکانات آن، مدل سه بعدی را طراحی نموده و به صورت فایلی با فرمت stl ذخیره می­ کنیم. فرمت stl به خاطر ماهیت لایه لایه بودن، مناسب برای پرینت می­باشد.

بعضی از این نرم افزارها به شرح زیر هستند:
تینکرکد (Thinkercad):
این نرم افزار بسیار مناسب برای افراد مبتدی است و استفاده از آن بسیار ساده می ­باشد.
برای استفاده از آن نیازی به نصب روی کامپیوتر ندارد و میتوان طراحی را به صورت آنلاین انجام داد. کافی است وارد سایت www.thinkercad.com شده، ثبت نام نموده و از امکانات آن استفده کرد.
در این نرم افزار با استفاده از شکل های هندسی و یا آنچه دیگران طراحی کرده ­اند و ترکیب آن ها میتوان جسم مورد نظر را طراحی و به فرمت stl تبدیل نمود.
اشکال استفاده از آن این ست که شرکت سازنده، به کارگیری آنرا در برخی کشورها از جمله ایران ممنوع نموده و بدون ابزاری که IP ایران را تغییر دهد، نمی توان وارد سایت آن شد.
در جلسه­ ششم در مورد این نرم افزار اطلاعات بیشتری کسب خواهید کرد.


نمایش فیلم fourth_s_m_1.wmv


 اسکچاپ (Sketchup):
این نرم افزار هم برای افراد مبتدی بسیار مناسب می­باشد. گرچه در اصل برای کاربردهای معماری طراحی شده است اما با ابزارهائی که استفاده از آن ها بسیار ساده می ­باشد، امکان طراحی هر چیزی را فراهم نموده است.
این نرم افزار رایگان بوده، بر روی کامپیوتر نصب می­شود و به راحتی میتوان ایده­ی مورد نظر را طراحی و به فرمت stl تبدیل نمود.
در جلسه­ هفتم در مورد این نرم افزار اطلاعات بیشتری کسب خواهید کرد.



نمایش فیلم fourth_s_m_2.wmv

 

سالیدورکز (Solidworks)
این نرم افزار بسیار حرفه ­ای بوده و برای طراحی مهندسی ساخته شده است. امکانات فراوانی برای طراحی انواع سطوح، افزودن قطعات مکانیکی مثل پیچ و مهره و چرخدنده و ... و مونتاژ دستگاه های بسیار پیچیده در آن تعبیه شده است.
اما ساختاری بسیار ساده دارد و همین باعث شده افراد مبتدی هم بتوانند در حد خود از برخی امکانات آن استفاده نمایند.
این نرم افزار نیز امکان ذخیره­ فایل های طراحی شده به فرمت stl را دارد.
در جلسات هشتم و نهم سعی نموده­ایم برخی کاربردهای ساده­ این نرم افزار را توضیح دهیم.




نمایش فیلم fourth_s_m_3.wmv

 

· بهینه کردن مدل سه بعدی
پس از طراحی، خیلی وقت ها نیاز به کار خاصی نیست. می توان از همان فایل برای تنظیم پارامترهای پرینت استفاده و نهایتاً آن را ساخت.
اما بعضی وقت ها نیاز به بهینه کردن فایل هست. ممکن هست سطح هموار نباشد یا اضافاتی داشته باشد که باید حذف گردد و ...
در فایل های stl و نوع دیگری از فایل ها که با پسوند obj شناخته می­ شوند، مدل سه بعدی تشکیل شده است از تعدادی مثلث که به یکدیگر چسبیده و کل پوسته­ جسم مورد نظر را نشان می ­دهند. به این مثلث ها که به صورت شبکه به یکدیگر اتصال دارند، مش (mesh) گفته می­شود.
در واقع برای بهینه­ سازی، باید روی این مش کار کرد و برای این کار هم نرم افزار های متعددی وجود دارد.

مش میکسر (Meshmixer):
کار با این نرم افزار بسیار ساده است و امکانات لازم برای هرگونه تغییرات روی فایل های stl را فراهم می­ آورد.


راینو (Rhino):
نرم افزاری حرفه­ ای برای بهینه سازی و کار با مش است. هر کاری که لازم باشد روی شبکه­ مش انجام شود، توسط امکانات این نرم افزار شدنی است.


· پرینت مدل سه بعدی
پرینترهای سه بعدی، فایل های gcode را میتوانند پرینت نمایند. فایل gcode یک فایل متنی است که خط به خط به اجزاء پرینتر سه بعدی دستور می­ دهند که چه کاری انجام دهد. از دستورات مربوط به گرم کردن و خروج مواد از نازل ها و ... گرفته تا حرکت موتورها.
شکل زیر یک نمونه از این دستورات را نشان می ­دهد:


برای تولید این فایل از مدل سه بعدی کامپیوتری که به فرمت stl آماده شده است، نرم افزارهای متعددی وجود دارد. معمولاً هر پرینت سه بعدی یک نرم افزار مختص به خود را نیز به کاربران ارائه می کند. اما استفاده از نرم افزارهای حرفه ­ای­ تر در بسیاری از موارد می­ تواند نتایج بهتری به بار آورد.
یکی از بهترین نرم افزارهای تنظیم پروسه­ پرینت و تولید فایل gcode نرم افزار سیمپلیفای (Simplify3D) است. در این نرم افزار فایل stl را وارد کرده و پارامترهای پرینت را برای آن تنظیم می­ کنیم. در واقع توسط این نرم افزار قبل از پرینت واقعی، یک بار عمل شبیه ­سازی پرینت را انجام می دهیم تا از انجام درست کار آگاه شویم.


به این ترتیب با کمک نرم افزارهای تشریح شده، جسم مورد نظر را از یک ایده به واقعیت تبدیل می­ نمائیم.




بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان
تهیه: مینا رزقی - شایان فروزنده دل - تنظیم: زینب شاه مرادی