طراحی سایت
X
RSS

پرینتر سه بعدی و صنعت جدید تولید افزایشی

پرینتر سه بعدی و صنعت جدید تولید افزایشی

 

آیا در صنعت ساخت و تولید امروز، انقلابی رخ داده است؟
چطور روشهای ساخت و تولید ما در صنایع مادر در سال گذشته و سال های قبل تغییر چندانی نداشته است؟
آیا باز هم از گسترش تکنولوژی عقب مانده ایم؟!
اینها سوالاتی هستند که هر ازچند گاهی باید از خودمان بپرسیم تا دلیل محکمی برای مطالعه و جستجوی در بین منابع علمی داشته باشیم.
هدف از این سلسله مطالب آشنا کردن خوانندگان با دگرگونی صنعت ساخت و تولید در سالهای پیش رو می باشد. از این پس بیشتر در مورد دگرگونی صنایع و کسب و کارها در انقلاب صنعتی هزاره سوم خواهیم نوشت و امید است که مورد توجه متخصصان و علاقمندان قرار بگیرد.
 
انقلاب صنعتی هزاره سوم، تهدید یا فرصت!


 


هر گاه تغییری در یک روال کاری صورت گیرد تا زمانی که مزایای این تغییر برای صاحبان فناوری ثابت نشود هیچگاه حاضر نمی شوند تجربه سالها کارکرد خود را تغییر دهند. که این موضوع خود باعث کندی رشد تکنولوژی های جدید در صنایع ما می شود ولی در مورد انقلاب صنعتی هزاره سوم می توان گفت این الگو به کلی تغییر کرده است. همیشه برای تولید کنندگان صنایع در سراسر دنیا فاصله بین طراحی مدل اولیه و نمونه تولید شده بسیار نگران کننده بوده است و بسیاری از محققین در پی کم کردن این فاصله و در نتیجه کم شدن نگرانی و ریسک تولید بوده اند که مبحث مدل سازی سریع از نمونه طراحی شده با روش های مختلف و هزینه های متفاوت پدید آمده است و نهایتاً پرینتر سه بعدی و یا فناوری تولید افزایشی در هزاره سوم به بلوغ قابل قبولی رسیده اند. در این مقاله هدف شرح روش کارکرد تکنولوژی های مختلف پرینتر سه بعدی و یا تولید سه بعدی  نیست بلکه هدف اصلی هشدار تغییر روال های تولید محصول می باشد با کمی تامل در می یابیم که دیر یا زود این تغییر همه گیر خواهد شد. 


روال تولید سنتی



در مقایسه دو روال بالا اگر هزینه هر یک از مراحل را به صورت متوسط در نظر بگیریم و هویت را نسبتی از هزینه کل چرخه تولید قطعات در نظر بگیرید اولویت مراحل به شرح زیر خواهد بود.
1.    تولید قالب
2.    تولید مدل نرم افزاری
3.    تولید قطعه
4.    کنترل نهایی
5.    تغییر مدل نرم افزاری
6.    مدل سازی سریع
اگر ضریب هزینه نمونه سازی سریع را یک، فرض کنیم مجموع ضرایب برای 33.5 می باشد پس می توان نتیجه گرفت که معادل 86.5 درصد کل هزینه تولید می باشد. حال با در نظر گرفتن بالا بودن هزینه تصحیح خطا در هر مرحله متوجه می شویم که اگر نمونه نرم افزاری دقیقاً همان شئ باشد که می خواهیم تولید کنیم یک تولید موفق داشته ایم ولی اگر به هر دلیلی مجبور به تولید مجدد قالب شدیم 64% از هزینه فرآیند تولید را باید مجدداً پرداخت نماییم. در اینجاست که نمونه سازی سریع با پرینترهای سه بعدی  به کمک تولید کنندگان با تجربه می آید و به آنها کمک می کند با تولید نمونه اولیه بارها و بارها نمونه نهایی خود را تولید کرده و اشکلات احتمالی آن را رفع و تصحیح نمایند تا هزینه تولید قالب به هیچ وجه در چرخه تولید تکرار نشود و یا هر بار تولید مجدد نمونه اولیه، هزینه ای معادل 3% از هزینه تولید اولیه را در پی خواهد داشت و صد البته استفاده از مدل سازی سریع RapidPrototyping  ریسک تولید شما را به صفر نزدیک می کند و از صحت نمونه تولید شده قبل از ساخت قالب، اطمینان کامل پیدا می کنید. همچنین از لحاظ ريالی هم 30-20 درصد در هزینه های تولید صرفه جویی کرده و به عبارتی سود تولید خود را بالاتر می برید. 

 

 


 با استفاده از فناوری تولید افزایشی به جای تولید کاهشی، پیشرفتهای زیادی حاصل شده است، با این تعبیر توانسته ایم هزینه های تولید را در بعضی از کاربردها حتی تا 85% کاهش داده و تولید قطعه را با حداقل قیمت در کوتاه ترین زمان انجام دهند.
 با این شرایط چگونه می توان از این تغییر و تحول عظیم صنعتی در امان ماند؟
 پرینتر سه بعدی چگونه جای خود را در صنعت باز کرده ؟

 


تغییر معادلات صنعت توسط پرینتر سه بعدی
 
•    آشنایی کافی با تولید افزودنی
•    تعریف تولید افزودنی
•    مقایسه فناوری تولید افزایشی با شیوه تولید سنتی و کاهشی
•    بازیافت و برنامه ریزی برای وسایل خارج از رده
•    کاربرد پرینتر سه بعدی


نگاه کلی


یک تغییر بسیار شگفت انگیز اخیرا در صنعت ساخت و تولید و البته تقریبا در تمامی انواع محصولات، در حال وقوع می باشد.. تغییری که وعده می دهد آینده را تبدیل به محیطی مطابق میل شخصی و قابل انعطاف می کند. در آینده ای که سریع در حال نزدیک شدن است هر چیزی را که ما احتیاج داریم ، از کالاهای مورد نیاز گرفته تا غذا و حتی اندام خودمان ، می توانند خیلی سریع با ضایعات ناچیز بازسازی یا جایگزین شوند. این یک تغییر آهسته در فرآیند تبدیل یک نسل به نسل دیگر از موبایل آیفون نیست. بلکه یک انقلاب واقعی است، مشابه تغییراتی است که در گذشته جهان را با یک عصر جدید صنعتی رو به رو کرد و بعد از آن روشنایی و الکتریسیته را به خانه های ما و محل کار ما آورد.

 

 

این پیشرفت به هیچ وجه بدون زحمت بدست نیامده است، هر تغییر اصولی که همه جنبه های اقتصاد جهانی را در بر می گیرد ذاتا مخرب است. اما روش های نا کارآمد و تولید سنتی در آینده برای ساخت و تولید محصولات، خود را در بین فرصت های کاملا تازه خواهند داد که قبل از آن حتی فکرش هم نا ممکن بود. از تکنولوژی پشت این تغییرات، با عناوینی چون تولید افزایشی، پرینتر سه بعدی، تولید سه بعدی و یا تولید مستقیم دیجیتالی یاد می شود.
هر اسمی که داشته باشد، در دهه ی پیش رو این تکنولوژی برای تولید هر چیزی از خانه ها گرفته تا موتور های جت، هواپیما ها، غذا و حتی بافت ها و اندام جایگزینی که از سلول های خودمان تشکیل شده اند، استفاده خواهد شد.
هر روزه استفاده های جدیدی از پرینتر سه بعدی کشف می شود و در سرتاسر جهان گسترش پیدا می کند. و حتی در فضا: ناسا دارد طرح هایی را ازمایش می کند که در شتاب ثقل صفر، روی سطح بدون هوای ماه کار کند و حتی کاوش های انسانی را روی سیارات دیگر مانند مریخ حمایت کند.
محکم سر جای خودتان بنشینید چون در بخشی که در پیش داریم ما تعداد زیادی از تکنولوژی های جالب و فوق العاده را بیان می کنیم. و قبل از پایان این بخش ما به شما نشان خواهیم داد که چگونه می توانید در این تغییر هیجان انگیز سهیم باشید.
________________________________________

آشنایی با فناوری تولید افزایشی
شما ممکن است بپرسید تولید افزایشی چیست؟ تولید افزایشی تا اندازه ای شبیه "رپلیکیتور ها" در محیط فیلم جنگ ستارگان است که به کاپیتان اجاره می دهد بگوید:"ارل گری یک چای داغ لطفا"و یک فنجان پر از مایعی و آماده مصرف جلوی خودش می بیند. البته ما هنوز به آن مرحله نرسیده ایم ولی پرینتر های سه بعدی امروزی تولید افزایشی را با مدل سه بعدی که در کامپیوتر توسط نرم افزارها طراحی شده است انجام می دهند. به این صورت که دیتای موجود در کامپیوتر را به یک سری لایه های بسیار نازک تبدیل می کند و شی را لایه به لایه و هر لایه در زمان مشخص می سازد تا اینکه شی مورد نظر ما آماده استفاده شود.
پرینتر های سه بعدی خیلی شبیه به پرینتر های رومیزی اند که شما قبلا در محل کار یا خانه از آن ها برای کپی گرفتن از مدارکی که به صورت الکترونیکی انتقال پیدا کرده بودند و یا در کامپیوتر شما ساخته شده بودند، استفاده کرده اید. با این تفاوت که یک پرینتر سه بعدی یک شیء سه بعدی جامد را می سازد، آن هم از بین مواد گوناگون نه فقط یک برگه ساده.
زمانی یوهانس گوتنبرگ ، با ساختن دستگاه پرینتر کاغذ ساده، پیشرفت بسیار بزرگی را برای جهانیان به ارمغان آورد. اما امروزه، وقتی شما دکمه پرینت را در یک نرم افزار واژه پرداز  فشار می دهید، شما کار های نویسنده ها ،تندنویس ها ،ویراستار،صفحه آرایی،تصویر نگاری،تجدید چاپ را در یک عمل واحد ترکیب می کنید.و با کلیک روی تعداد دیگری از دکمه ها شما می توانید این مدارکی را که ساخته اید در اینترنت قرار دهید و آن را به اشتراک بگذارید یا اجازه دهید توسط دیگران در سراسر جهان دانلود و پرینت شود.
پرینتر سه بعدی دقیقا همین کار را برای اشیاء انجام می دهد: طرح ها و مدل های سه بعدی مجازی، برای اشیای فیزیکی می توانند به اشتراک گذاشته شوند، دانلود شوند و سپس به صورت فیزیکی تولید سه بعدی شوند. خیلی سخت است که تصور شود که یوهانس گوتنبرک فکر این را هم می کرد.
 
تعریف تولید افزایشی
چرا این نوع تگنولوژی ساخت و تولید با واژه افزایشی همراه است؟ "تولید افزایشی"با آماده شدن یک طرحی سه بعدی از یک شیء در کامپیوتر کار خود را شروع می کند سپس آن مدل را به لایه های جداگانه تبدیل می کند که می توانند روی هم دیگر سوار شوند و شیء نهایی را ایجاد کنند. تولید افزایشی، شیء سه بعدی را به صورت مجموعه ای از لایه ها تصور می کند که با سوار شدن آن ها بر روی یک دیگر شیء سه بعدی نهایی و مورد نظر شما را تشکیل می شود. این شیء هر چیزی که باشد یک فنجان چای یا یک خانه، فرآیند با یک لایه ی زیرین آغاز می شود و سپس لایه ها ی بعدی به آن اضافه می شود تا زمانی که شیء شکل فیزیکی و کامل خود را پیدا کند.

 

 3dprinter_1.gif (800×600)


بچه های من این کار را قبل از اینکه اولین پرینتر سه بعدی من را دیده باشند انجام می دادند.آن ها فهمیده بودند که می توانند با استفاده از کلوچه ها و افشانک پنیر برای تعداد بیشتر از یک اسنک ،قلعه ها و طرح هایی را به سادگی با گذاشتن لایه های پنیر و کلوچه روی همدیگر بسازند . این ساختمان های قابل خوردن پتانسیل موجود در " تولید افزایشی " را نشان دادند. کارهای خاصی با پنیر روی هر کلوچه انجام می شد، نام هایی حرف به حرف ساخته و یا طرح هایی کشیده می شد و حتی شکل هایی ساخته می شد و هرم های کوچکی را نگه می داشتند.اسنک های ساخته شده به این شیوه ها هم خیلی جالب بودند و هم مطابق میل هر کدام از بچه ها بودند.
پرینتر های سه بعدی لایه های مواد را در روش های متعددی روی هم سوار می کند:
آنها یا پلیمر های مایع را با لیزر ذوب می کنند و می چسبانند، یا ذره های دانه ای را با لیزر یا مایعی متصل کننده به هم وصل می کنند و یا ماده ی ذوب شده را مانند از حالت خمیری بیرون می دهند. هرچند که پرینتر های سه بعدی تولید افزایشی را با موادی بیشتر از خمیر انجام می دهند. آن ها می توانند اجسامی را بسازند که از پلیمر ها پلاستیکی، مفتول های پلاستیکی ذوب شده ،سیمان و مواد مختلف دیگر ساخته شده اند.،  شامل سلول های بیولوژیکی که می توانند به شکل شگفت آوری سازه های پیچیده ای راتشکیل دهند.که برای تعمیر و جایگذاری در بدن استفاده می شوند.
درست مانند حلقه های تنه درخت که هر ساله یکی به آنها اضافه می شود ،لایه های ایجاد شده در تولید افزایشی نیز جسم را لایه به لایه و هر کدام را در زمانی مشخص می سازد. به این وسیله شما می توانید یک اسباب بازی پلاستیکی بسازید یا یک ماشین کامل را با تمام وسایل داخلی اش در خانه خود تکمیل نمایید، یا حتی یک هواپیمای کامل با قطعات به هم پیچیده، 
فناوری پرینتر سه بعدی ثابت کرده است که هیچ منعی را نمی پذیرد.
 تحقیقات امروزه روی مواد هادی می تواند زمینه این باشد که در آینده این مواد جزیی از فرآیند تولید افزایشی باشند. با این امکان که این مواد مستقیما به شکل جسم مورد نظر ما در بیایند به جای اینکه بعدا نصب شوند
فناوری تولید افزایشی در مقابل تولید سنتی و کاهشی
چگونه این روش تولید افزایشی با روش های سنتی و قدیمی که از اولین انقلاب صنعتی در دهه اول 1700 تا الان پا بر جا بوده اند مقایسه می شود؟؟
 در آن انقلاب تولید به وسیله دست جای خود را به تولید توسط ماشین های اتوماتیک داد که از نیروی بخار و آب برای به کار انداختن ماشین ها استفاده می کردند. چرا ما نیاز به این داریم که یک انقلاب مختل کننده دیگر را بعد از انقلاب صنعتی دوم که در اوایل 1800 رخ داد تجربه کنیم. انقلابی که جهان را وارد مرحله ای کرد که کارخانه های فراوان شروع به تکثیر کردند و تولیدات انبوه را امکان پذیر کردند. امروز ما در آستانه تغییر بعدی هستیم. انقلاب صنعتی نوین، که در آن تولید انبوه و حمل و نقل کالا های سنگین و حجیم به سراسر جهان کنار گذاشته می شود و شغلهای بسیار زیادی از بین می روند و در عوض سراغ تولیداتی می رویم که در محل حضور مشتری صورت می گیرد و با توجه به نیاز ها و سلیقه های موجود در آن جامعه کالاهای مورد نیاز تولید می شوند و ما در این مرحله می توانیم شاهد خلاقیت هایی باشیم و همچنین پیشرفت هایی که اشخاص با توجه به نیاز خودشان روی محصول اعمال می کنند .
 

 

تاثیر مخربی که انقلاب صنعتی اول روی جامعه گذاشت خیلی اساسی بود در حدی که حکومت ها باید قوانینی را وضع می کردند تا از تولیدات نساجی داخلی مثلا انگلستان در مقابل ماشین های باقنده جدید حمایت کنند.که از هند شرقی وارد می شد.
ماشین ریسندگی و و قرقره ی چرخنده بافندگی این امکان را به تعداد افراد محدود می دهد که صد ها متر مربع از طاقه پارچه را در هر هفته ببافند. در مقابل بافندگی با دست که ماه ها طول می کشید که از مراحل اولیه تولید به مراحل پایانی و تولید و بافت پارچه برسد. ناگهان این تکنولوژی های صنعتی مانند بافندگی خودکار، بافنده ها را از رده کاری خارج کردند برای همین اتحادیه ها با این تغییر مخالفت کردند. خوشبختانه ظرفیت برای این تکنولوژی جدید برای فراهم کردن لباس برای خانواده ها در آخر به پیروزی رسید و جهان تغییر کرد.

چند سال بعد اختلالات اتقلاب صنعتی بعدی در حامعه حتی بیشتر بوده است، چون که اتوماسیون امکاناتی را فراهم آورده بود که نه تنها با نیروی انسان و اسب محدود نمی شد بلکه نیروی بخار باعث شد که صنایع ای که تا آن روز نیاز داشتند در کنار رود خانه ها و چرخ های آبی باشند دیگر احتیاجی به این منابع و امکانات طبیعی نداشته باشند.مشکلاتی را که کارگران قبل از این که این تکنولوژی ها بیایند با آن مواجه بودند به افسانه ها پیوست مانند افسانه جان هنری مه یک افسانه مشهور و معروف شد. این آهنگ و خیلی از آهنگ های مشابه این از ارزش انسان در نقابل ماشین سخن می گفتند و این واقعیت که یک چکش یا موتور بخار می تواند روز ها بدون اینکه به غذا و استراحت نیاز داشته باشد مدام کار می کند می تواند دلیل روشنی باشد بر اینکه چرا این اختلاف و عدم پذیرش اتوماسیون در همان سال ها حل شد.
اکنون ما در نقطه ای قرار داریم که می توانیم بگوییم در آستانه ی انقلاب صنعتی بزرگی هستیم. نفاق افکنی بالقوه موجود در پرینتر سه بعدی کاملا روشن است.شیوه های سنتی تولید انبوه که محصولات را با برش کاری ماشین کاری و فرز کاری از مواد خام می سازند. انتقال این محصولات به سراسر جهان و تولید مواد به اجزای سازنده مورد نیاز محصول آنها و مونتاژ کردن آن اجزای سازنده در تعداد خیلی زیاد تا رسیدن به محصول نهایی فقط برای پایین آوردن هزینه هر واحد، انتقال آن محصولات از راه های دور با هزینه ساخت کمتر (و قوانین کار آرام تر و بهتر)، ذخیره تعداد زیادی از محصولات در انبار های بزرگ و همین طور حمل و نقل محصولات با باربر های خیلی بزرگ تا به این وسیله به دست مصرف کننده های واقعی برسد
 


به خاطر هزینه های موجود، تولید سنتی خواهان محصولاتی بود که تا حد امکان افراد بیشتری را شامل شود. آن روش تولید ترجیح میداد که یک سایز درست کند که اندازه عامه مردم شود در مقابل این که مطابق با اندازه واقعی و دلخواه مردم کار کند. این کار باعث محدودیت در انعطاف می شد. چون این موضوع تقریبا غیر قابل پیش بینی است که مصرف واقعی یک محصول در سال آینده چگونه خواهد بود. این فرآیند همچنین بسیار وقت گیر است و منابع مهم را مانند نفت هدر می دهد و آلودگی که از حمل و نقل محصولات به دست آمده به نقاط مختلف برده می شود که برای سیاره بسیار زیان بار است.
صنعت ماشینی
به خاطر اینکه تولید افزایشی می تواند محصول کامل شده را تولید کند وحتی وسایل و محصولاتی با اجزای محرک درون آن ها مانند یاطاقان یا چرخ ها یا زنجیر های لینک شده را بسازد بنابراین در فناوری تولید سه بعدی تعداد خیلی کمتری از مراحل ساخت را نسبت به وسایل ساخته شده با روش سنتی نیاز دارند. روش تولید سنتی از فرآیند تولید کاهشی مانند تراشکاری ،ماشین کاری و فرز کاری استفاده می کرد تا اجزای اولیه ی محصول نهایی را بدست آورد.روش تولید سنتی باید برای هر مرحله و حتی برای هر قدم تولید محصول برنامه ریزی می کرد. مانند تراشکاری یا خم کردن یک ورقه چون هر کدام از این مراحل به دخالت و مدیریت و هدایت انسان در خط تولید نیاز دارند که در نتیجه هزینه اضافی را به کل فرآیند تولید تحمیل می کند.
بله این به این معنی است که که ماشین های تکنولوژیک کمتری بعد از اتقلاب صنعتی هزاره سوم مورد نیاز خواهد بود. ولی همین طور این معنی را می دهد که محصولات می توانند سریع تر تولید شوند و از مواد اولیه ی خیلی کمتری استفاده کنند. این کار خیلی ارزان تر خواهد بود که مواد را دقیقا همان جایی بگذاریم که مورد نیاز اند تا اینکه تکه های بزرگ مواد خام را با کم کردن اجزا و قسمت های نا لازم آنها به محصول نهایی برسانیم.تولید افزایشی به شما این امکان را می دهد که محصولات چاپ شده به صورت سه بعدی را از اول شکل گیری شان به شکل سه بعدی ببینید.وشاید شما تصمیم بگیرید که تغییراتی را در جسم نهایی برای کاهش در وزن آن انجام دهید و همچنان همان استحکام را داشته باشید.و در آخر اینکه محصولات با شیوه تولید اضافی به شکلی تشکیل می شوند که تمام سوراخ ها و منافذ و سطح های صاف و شیار های ضروری ایجاد شوند.و ما را از خیلی از کار های اضافی را که در تولید سنتی انجام می شد بی نیاز می کند.
مدل سازی با فرم دادن
مواد سنتی که نیاز بود مدت زیادی روی آن کار کنند، مانند اجزای داخلی اتوموبیل ها ، هواپیما ها و باربر های هوایی با ریختن فلز مذاب در قالب های خاص تشکیل می شدند ،یا توسط لوازم و وسایل در کارگاه ها شکل می یافتند. این تکنولوژی در روش های جدید گرفته شد تا مواد پلاستیکی با آن ها ساخته شوند. پلاستیک ذوب شده داخل قالب های مشخصی برای تولید محصول مورد نظر تزریق می شوند. موادی که به این شکل قابل فرآوری هستند مثل شیشه این امکان را برای هر خانه ای فراهم می کند که پنجره داشته باشد چون شیشه می تواند در هر قالبی شکل بگیرد.
 
به هر روی روش های سنتی قالب سازی با مشکل ساختن قالب های اصلی مواجه بود.که برای محصولات مد روز خیلی کم استفاده میشد.برای تولید نوع دومی از محصول ،یک قالب جدید نیاز بود.که باز هم فقط برای ساخت همان محصول مورد نظر قابل استفاده بود. و این باعث می شد فرآیند تولید قالب، بار ها و بار ها تکرار شود که این یک فرآیند خیلی زمان گیر می تواند باشد. پرینتر های سه بعدی این امکان را می دهند که قالب ها هر چه سریع تر ساخته شوند و تولید کننده، خود را هر چه بهتر با نیاز های روز تطبیق دهد یا در نهایت تولید کننده می تواند از پرینتر سه بعدی مستقیما برای ساخت محصول استفاده کند و آن را تغییر دهد و اصلاح کند و آن را طوری طراحی کند که ویژگی های منحصر به فردی داشته باشد.

 

 


تولید دیجیتالی مستقیم اخیرا به وسیله کمپانی معظم چنرال الکتریک GE مورد استفاده قرار گرفته است.تا 24 هزار موتور جت را در هر سال بسازد.که در این روش محصول نهایی می تواند در وسط کار اگر مشکل و نقصی در عملکرد پیدا کرد عوض شود.که این کار فقط با تغییر طرح آن که در کامپیوتر موجود است و تغییر در اجزای سازنده آن انجام می شود.برای همچین نقصی در روش تولید سنتی باید کاملا خط تولید مورد بازبینی قرار می گرفت .
اینها گزیده ای از گوشه های تفاوت فناوری تولید افزایشی در برابر فناوری تولید سنتی و کاهشی می باشد. از این به بعدی کمتر از تولید سنتی می شنوید و بیشتر، فعالیت و کارهای فوق العاده پرینتر سه بعدی و فناوری تولید افزتیشی را می بینید.

 

وبسایت خبری تحلیلی پرینتر سه بعدی   Printer3Bodi.com
 

 

منبع:PrinterSeBodi
گروه نویسندگان جمعه, 01 دی,1396 2313 0
  • Print
  • رتبه بندی این مطلب:
    5.0
مطلب قبلی یلدا مبارگ دوستان ....
مطلب بعدی شکلات های خوشمزه رو خوشگل بخورید

نوشتن یک نظر

نام:
ایمیل:
نظر:
افزودن نظر