استفاده از چاپگرهای ۳ بعدی امکانات جدیدی در ساخت نمونه اولیه فراهم می‌آورد
استفاده از چاپگرهای سه بعدی تغییرات زیادی در فرآیند مدل سازی و ساخت نمونه های اولیه سریع ایجاد کرده است، این تکنولوژی به تیم های طراحی اجازه می دهد تا سطوحی با کیفیت پرداخت خوب و دقیق را در طی ۱ ساعت به دست بیاورند. این روش را می توان به عنوان روشی جایگزین برای تمام روش های سنتی ساخت مواد مانند برش نمونه های اولیه از چوب یا آهن به واسطه ماشین‌های تراش و برش ارائه کرد.
چاپ سه بعدی را می توان به عنوان یک پروسه افزایشی مرحله به مرحله مواد دانست- با استفاده از فایل‌های CAD، این چاپگرها می توانند لایه‌های بسیار خوبی از رزین را تولید کند که تا زمانی که تولید قطعه تمام می شود با نور فرابنفش ارزیابی و بازسازی می شود. بعضی از این چاپگرهای پیشرفته می توانند مواد مختلفی را همزمان در ساخت قطعه ایجاد کنند، این دستگا ه‌ها می توانند همزمان ۱۱ خاصیت مکانیکی مختلف را در یک مدل ایجاد کنند که سبب می شود که قطعه نهایی تولید شده بسیار شبیه به قطعه مورد نظر نهایی رفتار کند. نمونه اولیه ساخته شده دارای دوام زیادی می باشد، که در صورت تمایل می تواند خاصیت رنگ پذیری، چسب کاری یا پوشش دهی فلزی را دارا باشد. چاپگرهای پیشرفته توانایی تولید و مدل‌سازی قطعات مجموعه هایی از قطعات متحرک مانند مفصل متحرک، را به صورت یک تکه دارا می باشند. کار تولید نیز به اندازه‌ای تمیز است که می‌توان در محیط اداری از این چاپگر بهره برد.
فرزکاری و ماشین‌کاری، بر عکس چاپگرها فرآیندی کاهشی می باشند- مدلی از قطعه را با برچیدن بخش‌های از یک بلوک چوبی یا فلزی شکل دهی می کنند. اگر حجم مواد برچیده شده بیش از مقدار معین باشد، قالب یا نمونه اولیه از بین خواهد رفت و می بایست تبدیل به ضایعات شود. از آنجایی که ممکن است این پروسه روزها و هفته ها طول بکشد، هزینه آن نیز بالاتر است و غالبا این موضوع سبب می شود که واحدهای صنعتی بدون ساخت نمونه اولیه به سمت ساخت قطعه نهایی روند- به این معنی که ایرادهای قطعه ساخته شده تا زمانی که ساخت قطعه شروع شود مشخص نمی شود و همین موضوع سبب ایجاد هزینه های زیاد و اتلاف زمان زیاد می شود.
تحقیقات شرکت هوهلر، که به خدمات ساخت نمونه سریع اولیه و شاخص بازار تولید شهرت دارد، مقدار هزینه های صرف شده بر سیستم های تولید افزایشی را ۰۶۸/۱ بیلیون دلار در سال ۲۰۰۹ گزارش کرده است و انتظار می رود این هزینه ها تا سال ۲۰۱۱ به ۲/۱ بیلیون دلار افزایش یابد. این موضوع موکد این است که شاخه های تجاری زیادی در سال های آینده بر اهمیت این تکنولوژی پی خواهند برد.
بخش های مرتبط با رشته
هر شرکتی که از فایل های CAD بهره می برد می تواند از این روش نیز استفاده کند. ۲ راه اصلی برای دستیابی به چاپگرهای سه بعدی وجود دارد: از طریق یک شرکت خدماتی، یا با خرید و اجاره سیستم برای مصارف خانگی.
گروه تجاری اکس با فروش بین‌المللی ۳/۶ بیلیون دلار یکی از بازوهای تولید و توزیع کننده شرکت آلتیکور می باشد. شرکت با بیش از ۳۰۰۰ پرسنل تولید محصولات سلامت، زیبایی، مراقبت شخصی و مراقبت خانه را برای شرکت خواهر خود آموی و شرکت های دیگر تولید می کند. شرکت اکس هم تولید و هم طراحی را مدیریت می کند، و آزمایشگاه ساخت سریع نمونه اولیه‌ای دارا می باشد که به عنوان یک سیستم خدماتی داخلی در اختیار طراحان شرکت می باشد.
در گذشته زمانی که اکس نیاز به ساخت یک نمونه اولیه با کیفیت خوب و جزئیات زیاد را دارا بود، سفارش خود را به یک شرکت خارجی می فرستاد تا نقطه ۳ بعدی آن چاپ شود. ناگهان، مایک کلی، مدیر آزمایشگاه نمونه سازی سریع، گفت که به نظر می رسد می بایست سیستم به داخل شرکت منتقل شود، شرکت اکس سیستم چاپ سه بعدی Eden350V را از شرکت ابجت خریداری کرد. با توجه به گفته‌های کِلی، “در حال حاضر می توانیم نمونه های مورد نیاز خود را در کمتر از یک ساعت چاپ کنیم.”
بعد از خرید سیستم Eden350V، اکس تصمیم به تولید اینسرت های قالب های تزریقی با چاپگر ۳ بعدی گرفت. همکار کِلی، رندی بتز، از رتبه‌های بالای علمی اکس، اذعان داشت: “ما تعداد زیادی از قطعات ساخته شده خود را به کمک روش تزریق قالب تولید می کنیم.” “در سال های گذشته برای تولید از سیستم SLS بهره می بردیم، از لحاظ کیفیت بسیار خوب بود اما از لحاظ زمانی تولید قطعه روزها و حتی هفته ها به طول می انجامید. در بسیاری از موارد چنین وقتی را نمی توان صرف و تلف کرد. من به دنبال روش جایگزین و سریعی بودم.”
کلی به بتز پیشنهاد کرد که وی می تواند برای تولید قالب‌ها از Eden350V استفاده کند. بتز می گوید :”در گذشته به دلیل مشکلات حرارتی موفق به ساخت قطعات خود به کمک چاپگر نشده بودیم، اما ابجت به این مشکل غلبه کرد.” “استفاده از Eden350V نه تنها توانایی تولید قطعات پیچیده‌ای که به یاری قالب‌های قدیمی تولید می کردیم را دارا است بلکه سرعت تولید آنها بسیار بالا می‌باشد- زمان تولید به چند ساعت کاهش یافته است.” بنابراین، اکس نه تنها از چاپگر سه بعدی برای ساخت قطعات و نمونه‌های اولیه بلکه در ساخت قالب‌ها نیز از این سیستم بهره می برند.
شرکت رادیو فلایر یکی دیگر از مصرف کننده های عمده سیستم چاپگر سه بعدی می باشد که هم ساخت نمونه اولیه و هم ساخت قالب را انجام می دهد. تام سچلجل مدیر بخش تولید محصولات این شرکت، در گزارشی بیان می کند که این شرکت سالها از طریق شرکت های خدماتی از سیستم چاپگر سه بعدی بهره می برده است. وی می گوید: “متوجه شدیم که استفاده از چاپگرهای سه بعدی سبب سرعت بخشیدن به نمونه سازی و افزایش شتاب تولید قطعات شده است، به واسطه این سیستم به سرعت می توان مشکلات را دید و تصحیح کرد.”
تیم طراحی شرکت رادیو فلایر هم اکنون از سیستم چاپگر Eden350V از شرکت ابجت بهره می برد و تقریبا در تمامی محصولات از مفاهیم اولیه تا محصولات و ابزارها از آن بهره می برد. وایتمن بیان می کند “چاپگر سه بعدی نقش بسیار مهمی در پروسه تولید و گسترش محصولات ایفا می کند، در فصل هایی که کارهای طراحی زیاد انجام می شود، تقریبا هر ساعت چاپگر مورد استفاده قرار می گیرد.”
امکان ایجاد مشاغل جدید
شرکت فاوست از جمله شرکت‌های تولیدی می‌باشد که با شرکت‌های فیشرپرایس، شرکت هوور و رابرمید همکاری می‌کند. این شرکت ارائه دهنده خدمات طراحی شامل طراحی قطعات جدید و گرفتن سفارش در ساخت نمونه اولیه می‌باشد. جان فاست مدیر این شرکت، در طی گزارشی بیان می‌کند که اگر چه بخش‌هایی از شرکت وی در ارائه خدمات کند تر شده‌اند اما بخش تولید نمونه سریع، با گسترش سیستم چاپ سه بعدی ابجت گسترش یافته و هر روز در حال گسترش می‌باشد.
فاست بیان می کند: “تعداد زیادی از شرکت ها علاوه بر صرفه جویی در چند ده هزار دلار زمان تولید و تحویل کالاهای خود را کاهش داده‌اند”. به واسطه سیستم نمونه سازی سریع، شرکت وی به جایگاه خوبی دست یافته است.
منبع:Mold Making Technology
ترجمه : ایران ملد
