نمونه‌سازی سریع، ابزارسازی سریع و مهندسی معکوس: از مدل‌های زیستی تا چاپگرهای زیستی سه‌بعدی ۲۰۲۰
Rapid Prototyping, Rapid Tooling and Reverse Engineering: From Biological Models to 3D Bioprinters 2020

این کتاب به معرفی نقش فنون نمونه‌سازی سریع در فاز توسعه محصول می‌پردازد. این کتاب به مفهوم، منشاء و چرخه کاری فرآیندهای نمونه‌سازی سریع با تاکید بر کاربردها می‌پردازد. علاوه بر تشریح کاربردهای مهندسی و غیرمهندسی، کاربردهای اخیر مانند مدل‌های پزشکی-زیستی برای برنامه‌ریزی جراحی، مدل‌های مولکولی، مدل‌های معماری، مدل‌های مجسمه‌سازی شده، مدل‌های روانکاوی را برجسته می‌کند. تاکید ویژه‌ای بر تکنیک تولید اندام‌های انسانی از سلول‌ها/بافت‌های زنده همان انسان به نام چاپگرهای زیستی سه بعدی (3D BIO PRINTERS) شده است. از آنجا که فنون نمونه‌سازی سریع برای محصولات سفارشی و نه برای تولید انبوه هستند، کتاب به تولید انبوه محصولات نمونه‌سازی سریع نیز می‌پردازد. این شامل ریخته‌گری و ابزارسازی سریع می‌شود. کتاب با مهندسی معکوس و نقش فنون نمونه‌سازی سریع در آن به پایان می‌رسد.

با جهانی‌شدن بازار و پیشرفت‌های علم و فناوری، عمر مفید محصولات به طور قابل توجهی کوتاه شده است. برای تحقق زودهنگام محصولات و دوره توسعه کوتاه، مهندسان و محققان به طور مداوم برای یافتن راه حل‌های کارآمدتر و موثرتر با یکدیگر همکاری می‌کنند. موثرترین راه حل شناسایی شده، استفاده از رایانه در طراحی و تولید است. این امر منجر به نامگذاری CAD (طراحی به کمک رایانه) و CAM (تولید به کمک رایانه) شد. این آغازی بود که دوره توسعه و تحقق کوتاه محصول را تضمین کرد. محققان این مفهوم را نمونه‌سازی سریع نامیدند. در مقابل نمونه‌سازی، نمونه‌سازی سریع مجموعه‌ای از فنون است که برای ساخت سریع یک مدل مقیاسی از یک قطعه یا مجموعه فیزیکی با استفاده از داده‌های طراحی به کمک رایانه سه بعدی (CAD) استفاده می‌شود. ساخت قطعه یا مجموعه معمولاً با استفاده از چاپ سه بعدی یا فناوری “ساخت لایه افزودنی یا کاهشی” انجام می‌شود.

اولین روش‌ها برای نمونه‌سازی سریع در اواخر دهه 1980 در دسترس قرار گرفتند و برای تولید مدل‌ها و قطعات نمونه اولیه مورد استفاده قرار گرفتند. امروزه، آنها برای طیف گسترده‌ای از کاربردها استفاده می‌شوند و در صورت تمایل، برای تولید قطعات با کیفیت تولید در تعداد نسبتاً کم بدون اقتصاد نامطلوب معمول در دوره‌های کوتاه تولید استفاده می‌شوند. این صرفه‌جویی باعث تشویق دفاتر خدمات آنلاین برای تحقق زودهنگام محصول یا محصولات فیزیکی برای آزمایش واقعی شده است.

انتظار می‌رود این کتاب شامل هفت فصل باشد. فصل 1 چرخه عمر محصول و فاز توسعه محصول را در آن توضیح می‌دهد و نقش فنون نمونه‌سازی سریع در فاز توسعه محصول را معرفی می‌کند. فصل 2 به مفهوم، منشاء و چرخه کاری فرآیندهای نمونه‌سازی سریع می‌پردازد. فصل 3 بر کاربردهای فناوری نمونه‌سازی سریع متمرکز است. علاوه بر تشریح کاربردهای مهندسی و غیرمهندسی، کاربردهای اخیر مانند مدل‌های پزشکی-زیستی برای برنامه‌ریزی جراحی، مدل‌های مولکولی، مدل‌های معماری، مدل‌های مجسمه‌سازی شده، مدل‌های روانکاوی و غیره را نیز تشریح می‌کند. فصل 4 سیستم‌های مختلف نمونه‌سازی سریع موجود در سراسر جهان را معرفی می‌کند. این فصل همچنین به معرفی تکنیک تولید اندام‌های انسانی از سلول‌ها/بافت‌های زنده همان انسان به نام چاپگرهای زیستی سه بعدی (3D BIO PRINTERS) می‌پردازد و از این رو نرخ رد پایین توسط بدن انسان را تضمین می‌کند. از آنجا که فنون نمونه‌سازی سریع برای محصولات سفارشی و نه برای تولید انبوه هستند، فصل 5 به تولید انبوه محصولات نمونه‌سازی سریع می‌پردازد. این شامل ریخته‌گری و ابزارسازی سریع می‌شود. فصل 6 به مهندسی معکوس و نقش فنون نمونه‌سازی سریع در آن می‌پردازد. از آنجایی که تحقق محصول در درجه اول به نرم افزارهای مختلفی بستگی دارد که برای دقت بهتر باید درک شوند، فصل پایانی کتاب یعنی فصل 7 برخی از نرم افزارهای مرتبط با فنون مختلف را توضیح می‌دهد.

This book introduces the role of Rapid Prototyping Techniques within the product development phase. It deals with the concept, origin, and working cycle of Rapid Prototyping Processes with emphasis on the applications. Apart from elaboration of engineering and non-engineering applications, it highlights recent applications like Bio-Medical Models for Surgical Planning, Molecular Models, Architectural Models, Sculptured Models, Psycho-Analysis Models. Special emphasis has been provided to the technique of generating human organs from live cells/tissues of the same human named 3D BIO PRINTERS. As the Rapid Prototyping Techniques are for tailor made products and not for mass manufacturing hence the book also elaborates on the mass manufacturing of rapid prototyped products. This includes casting and rapid tooling. The book concludes with Reverse Engineering and the role played by Rapid Prototyping Techniques towards the same.

With globalization of market and advances in science and technology, the life span of products has shortened considerably. For early realization of products and short development period, engineers and researchers are constantly working together for more and more efficient and effective solutions. The most effective solution identified has been usage of computers in both designing and manufacturing. This gave birth to the nomenclatures CAD (Computer Aided Designing) and CAM (Computer aided Manufacturing). This was the initiation that ensured short product development and realization period. Researchers coined the concept as Rapid Prototyping. In contrast to Prototyping, Rapid prototyping is a group of techniques used to quickly fabricate a scale model of a physical part or assembly using three-dimensional computer aided design (CAD) data. Construction of the part or assembly is usually done using 3D printing or “additive or subtractive layer manufacturing” technology.

The first methods for rapid prototyping became available in the late 1980s and were used to produce models and prototype parts. Today, they are used for a wide range of applications and are used to manufacture production-quality parts in relatively small numbers if desired without the typical unfavorable short-run economics. This economy has encouraged online service bureaus for early product realization or physical products for actual testing.

This book is expected to contain Seven Chapters. Chapter 1 would explain product life cycle and the product development phase in the same, introducing role of Rapid Prototyping Techniques in Product development phase. Chapter 2 would deals with the concept, origin and working cycle of Rapid Prototyping Processes. Chapter 3 would concentrates on the applications of Rapid Prototyping Technology. Apart from elaboration of engineering and non-engineering applications, it also elaborates on recent applications like Bio-Medical Models for Surgical Planning, Molecular Models, Architectural Models, Sculptured Models, Psycho-Analysis Models etc. Chapter 4 would introduce the various Rapid Prototyping systems available worldwide. The chapter also introduces the technique of generating human organs from live cells/tissues of the same human named 3D BIO PRINTERS hence ensuring low rejection rate by human body. As the Rapid Prototyping Techniques are for tailor made products and not for mass manufacturing hence Chapter 5 would elaborates on the mass manufacturing of rapid prototyped products. This includes Casting and Rapid Tooling. Chapter 6 would deal with Reverse Engineering and the role played by Rapid Prototyping Techniques towards the same. As the product realization is primarily dependent on various softwares which are required to be understood for better accuracy so the concluding chapter of the book i.e. Chapter 7 would explain some software associated with the various techniques.