مدل سازی قطعات

برای تولید هر قطعه، نیاز به مدل سازي قطعات و همچنین تعیین مراحل ساخت آنها است که این کار متناسب با جنس قطعه ، دقت ابعادی و تعداد مورد نیاز آن انجام می شود. به عنوان مثال به منظور تولید قطعه در تعداد کم، از مدل چوبی و برای تولید در تیراژ بالا، از مدل فلزی استفاده می شود.

در طراحی و مدل سازی قطعات رعایت نکاتی مانند تعیین سطح جدایش، محاسبه اضافات، محاسبه سیستم راهگاهی و انتخاب مواد مورد استفاده از اهمیت زیادی برخوردار می باشد.

مدل سازی در مهندسی معکوس

به منظور ساخت یک قطعه از روی نمونه ای که موجود است از مهندسی معکوس استفاده می شود. در این روش با کمک محصول نهایی می توان به دانش طراحی و تولید نمونه مشابه دست یافت.

به طور کلی طراحی یک قطعه در سه مرحله انجام می شود. در مرحله اول قطعات با استفاده از اسکنر سه بعدی به داده های سه بعدی هندسه قطعه به صورت ابر نقاط (cloud of point) دست پیدا می کنند. در واقع نمایش دادن هندسه قطعه به صورت مجموعه نقاط، اولین مرحله برای رسیدن به هندسه قطعه به صورت فایل است.

در مرحله دوم به منظور رسیدن به هدف مدل سازی قطعات ، توسط نرم افزارهایی مانند SolidWorks ، GeoMagic یا Catia از فایل اسکن سه بعدی استفاده می شود. گاهی نیاز است توسط این نرم افزارها فایل ابر نقاط به منظور صاف کردن سطوح قطعه و رفع برخی از خرابی های فایل اصلاح شود.

در مرحله آخر پس از آن که اصلاح فایل اسکن شده انجام شد، بر روی آن طراحی هایی انجام می شود و در نهایت مدل سازی قطعات به طور کامل انجام می شود.

نکته مهم و قابل ذکر این است که گاهی به اشتباه اسکن سه بعدی معادل با مهندسی معکوس در نظر گرفته می شود. در صورتی که همانطور که گفته شد تهیه ابر نقاط در سالیدورک یا کتیا به منظور مدل سازی قطعات یکی از مراحل مهندسی معکوس و ساخت می باشد.

ممکن است در پروژه های مدل سازی قطعات یک یا چند نمونه به صورت موردی نیاز به خدمات ابر نقاط و تهیه اسکن سه بعدی داشته باشد. این قطعات پوسته ها و سطح های بدنه ای هستند که با استفاده از اسکن سه بعدی ، مدل آنها تهیه می شود.

اسکن سه بعدی

همانطور که پیش تر گفته شد اسکن سه بعدی از نمونه به منظور مدل سازی قطعات از اهمیت بالایی برخوردار است. اگر اطلاعات رنگ های قطعه مورد نظر را در قطعه  نیاز باشد، به وسیله ی اسکن سه بعدی می توان رنگ مربوط به تک تک نقاط را شناسایی نمود.

در فرآیند مدل سازی قطعات اسکنر های سه بعدی ویژگی های مشابهی با دوربین تصویربرداری دارند. اسکنر های سه بعدی نمی توانند نقاط مبهم و نقاطی را که تا حدودی قابل تشخیص نیستند ، آشکار کنند. به این منظور در نرم افزارها صفحات مورد نظر را در قسمت هایی که اپتیک نشده است و خالی هستند ایجاد می شود یا صفحات را در جهات مختلف تعمیم و گسترش داده می شوند.

به طور کلی اسکنرهای سه بعدی استفاده شده در مدل سازی قطعات را می توان به دو دسته ی تماسی و غیر تماسی تقسیم نمود. اسکنرهای سه بعدی تماسی از طریق تماس مستقیم و لمس قطعه مورد نظر ، عمل اسکن را انجام می دهند.

در روش اسکن تماسی ، قطعه مورد نظر باید به حد مخصوصی از صافی برسد تا قابل اسکن باشد. به همین منظور لازم است که ابتدا پرداخت سطحی انجام شود. اما در روش غیر تماسی ، با استفاده از پرتو تابیده شده و دریافت انعکاس پرتو نشر شده ، عمل اسکن انجام شده و اطلاعات مربوطه جمع آوری می شود.

انواع مدل سازی قطعات

مدل سازی قطعات سبب انتقال درک درستی از یک موضوع می شود و قدرت ارائه بالاتری را به مخاطب منتقل می کند. در ادامه چند نمونه از انواع مدل سازی توضیح داده شده است.

مدل سازی یکپارچه

مدل سازی یکپارچه یا Solid Modeling ، نوعی ساخت مدل های سه بعدی با خواص واقعی خود قطعات می باشد. این روند به نوعی شبیه پروسه ساخت فیزیکی قطعات مانند اکستروژن ، دریکدل کردن و رزوه گذاشتن است.

مدل سازی قطعات به شکل یکپارچه یا سالید ، بر خلاف دیگر مدل های سه بعدی قابلیت کم شدن از یکدیگر ، متصل شدن و قطع کردن یکدیگر را دارند. همچنین خواص پارامتریک مدل سازی سالید بسیار قابل توجه است.

خواص پارامتریک به این معناست که پارامترهای مدل سه بعدی در مراحل مختلف مدل سازی ذخیره شده و در هر مرحله طراحی قابل تغییر است. این قابلیت امکان این را فراهم می کند که بتوان به راحتی جزئیات مدل را بدون نیاز به باز طراحی قطعه تغییر داد.

مدل سازی اسمبلی

مدل سازی قطعات به شیوه اسمبلی یا Assembly modeling در واقع یک مرحله در مدل سازی یکپارچه است که به تک تک اجزا این امکان را می دهد تا بر روی دیگر سوار شوند و مدل های پیچیده را تشکیل دهند.

در مدل سازی قطعات به روش اسمبلی می توان جزهایی مانند بلبرینگ و چرخ دنده ها به راحتی اضافه کرد. همچنین عناصر متحرک نیز می توانند به اسمبلی ها اضافه شوند. با استفاده از روش اسمبلی می توان کارکرد قطعه ها را آنالیز کرد. به عنوان مثال با آنالیز حرکتی می توان کارکرد مکانیکی طرح را ارزیابی کرد.

مدل سازی صفحه ای

مدل سازی قطعات به شکل صفحه ای یا Surface Modeling برای طراحی زیبایی های ظاهری استفاده می شود. لازم به ذکر است بسیاری از محدودیت هایی که در مدل سازی سالید وجود داشت در این نوع مدل سازی دیده نمی شوند اما گاهی دقت قطعه در روش پایین می آید.

 در مدل سازی قطعات به شکل صفحه ای ، مدلسازی سه بعدی تنها حاوی سطوح قطعه بوده و عاری از حجم داخلی است. اگر مدل سطوح کافی برای بستن قطعه داشته باشد، می تواند یک مدل سالید محسوب شده و برای پرینت سه بعدی استفاده شود.

هر نوع نرم افزار مدل سازی سه بعدی قابلیت ها و محدودیت هایی دارد که بسته به نوع قطعه و روش ساخت آن باید انتخاب شود. به عنوان مثال در برخی موارد استفاده ترکیبی از مدل سازی سالید و صفحه ای می تواند نتیجه بسیار خوبی ارائه دهد.

مجسمه سازی

مدل سازی قطعات به روش مجسمه سازی (sculpting) یا مدل سازی ارگانیک معمولا برای ساخت سطوح فرم آزاد با جزئیات پیچیده استفاده می شود. در این روش کاربر می تواند کار خود را از یک توپ گلی شروع کرده و با استفاده از یک تبلت یا مانیتور حساس به فشار شیء خود را شکل دهد.

نرم افزارهای مدل سازی سه بعدی ابزارهایی شبیه به ابزارهای سنتی مجسمه سازی مثل کاردک ، سمباده و انگشتان را برای حذف ، حرکت یا افزودن متریال به شیء در اختیار طرح سه بعدی قرار می دهند. کاربران دیجیتال می توانند با استفاده از این ابزارها مجسمه هایی بسازند که تشکیل شده از میلیون ها چند ضلعی هستند.