چگونه چاپ 3D در حال تغییر تولید است

نکته علمی مهم: این یک متن بایگانی نویسنده بر اساس منابع و نمونه های موجود در زمان انتشار است. این یک مشخصات فنی، دستورالعمل ایمنی، توصیه سرمایه گذاری یا تایید قابلیت ها، سرعت ها، هزینه ها یا وضعیت فعلی شرکت ها و محصولات ذکر شده نیست. امروزه هرگونه کاربرد تولید افزودنی مستلزم بررسی اسناد فعلی سازنده، خواص مواد، ایمنی شغلی، حقوق مالکیت معنوی و مقررات قابل اجرا است.

خدمات تولید و چاپ مواد افزودنی بخشی از پیشنهاد عمومی فعلی ساوو کوسیچ نیست. تمرکز تولید امروز شامل پنجره‌های چوبی، پنجره‌های چوبی-آلومینیومی و درب‌های سفارشی.

نیازها، فناوری و تولید

فناوری جدید ساخت اقلام با استفاده از چاپگر 3D نیز نیازمند بررسی این فناوری، اثرات آن بر تولید و روندهای جدید احتمالی و روش‌های سازماندهی تولید است.

اکثر متون مربوط به حوزه صنعت (و همچنین بسیاری از زمینه های دیگر) در واقع با این نتیجه شروع می شوند که “امروزه فناوری (پزشکی، شیمی و غیره) آنقدر پیشرفته است که …”

این عبارت جذاب، همانطور که در گذشته اتفاق افتاد، البته تا سالیان دراز باقی خواهد ماند و احتمالاً از ما بیشتر خواهد بود، زیرا همانطور که هست، در همان روزی که ما این متن را می خوانیم، جامعه بشری هرگز به این اندازه توسعه نیافته است، اما نخواهد بود، همانطور که فردا خواهد بود.

و در واقع، نیازهایی که انسان ایجاد می‌کند، روز به روز متفاوت است و هر نیازی، نیاز جدیدی را فراهم می‌کند که باید کامل‌تر و بهتر از نیاز قبلی باشد. اگر آن نیازها را در چهارچوب مثلاً قرار دهید. در صنعت تولید رایانه، می‌بینیم که رایانه‌ای که بتواند، پنج سال پیش و بیشتر، همه کارهای ما را انجام دهد، دیگر برای ما کافی نیست (نیازهای جدید به نرم‌افزار کامل‌تری نیاز دارند، که بیشتر به سخت‌افزار و غیره نیاز دارد). به طور خاص، این پدیده توسط گوردون مور، یکی از بنیانگذاران اینتل توضیح داده شده است که می گوید قدرت کامپیوتر در هر 18 به 20 m ثانیه دو برابر می شود، به همین دلیل این قانون قانون مور نامیده شد. بنابراین امروزه تلفن همراه ما دارای قدرت محاسباتی بیشتری نسبت به کل سازمان ناسا است که 1969 است. دو مرد را به ماه فرستاد یا به عنوان مثال. بازی‌های ویدیویی که منابع محاسباتی بیشتری را برای شبیه‌سازی موقعیت‌های سه‌بعدی مصرف می‌کنند، نسبت به یک رایانه مرکزی منفرد در دهه قبل (کاکو، 2011).

در اینجا دو چیز باید فوراً از هم جدا شوند. نیازهایی که امروزه روزمره هستند، آن کامپیوتر نمی‌توانست آن را برآورده کند، اما طرف دیگر ماجرا، وقتی به طور کلی نگاه می‌شد، آن کامپیوتر همانطور که گفته شد برای پرتاب انسان به ماه کافی بود. بنابراین، پیشرفت علم از وابستگی به سرعت به عنوان مثال رها شد. پردازنده ها و تاکید زیادی روی شاخه های دیگر وجود دارد که احتمالاً مانع پیشرفت می شوند. به طور خلاصه، علم با رایانه ارتباط دو طرفه برقرار می کند و آن را با خود تطبیق می دهد.

با این حال، نیازها تنها نیازهایی نیستند که بشریت را به جلو می راند. خواسته هایی که انسان ایجاد می کند، صرف نظر از اینکه به آن نیاز دارد یا نه، فضای کاملاً جدیدی را برای صنایع باز می کند تا بدون اینکه هنوز از آن آگاه باشند، دقیقاً آنچه را که می خواهد یا می خواهد به او ارائه دهند. ما نباید بازاریابی را فراموش کنیم، که کل داستان را با این واقعیت پشتیبانی می کند که در واقع نیازهای ماست و چیزی که نمی توانیم بدون آن انجام دهیم، و نه فقط خواسته هایی که برای ما ضروری نیستند. وقتی انسان را به عنوان موجودی اجتماعی و فرهنگی نیز در نظر بگیریم که می‌خواهد از دیگران متفاوت باشد و هویت خود را شکل دهد که حالت روحی درونی او را منعکس کند (که تا حدی هم یک نیاز و هم میل است)، تصویر بسیار پیچیده‌ای از مشتری امروزی، از منظر مثال، به دست می‌آوریم. شرکتی که می‌خواهد خودروی خود را بفروشد، جایی که آن شرکت باید منابع قابل توجهی را خرج کند، بدون اینکه حتی وارد تولید آن خودرو شود، به تحقیق و شکل دادن به پیشنهاد خود بپردازد.

پس چگونه آن محصول را تولید کنیم تا چیزی باشد که کسی می خواهد؟ این چه نوع تحقیقی است و بهترین روش برای انجام آن چیست تا بازتابی از تمایل واقعی مشتری و چیزی باشد که کسی آن را خریداری خواهد کرد، بدون اینکه در انبار بنشیند و ارزش خود را از دست بدهد؟ یکی از بهترین راه های ساخت محصول این است که مشتری بگوید چه انتظاری از محصول دارد و سپس مطمئن باشیم که آن را به او می فروشیم. البته طرف دیگر مشکل این است که چگونه می توان با کمترین منابع ممکن به همه اینها دست یافت و در عین حال به تک تک مشتریان احترام گذاشت.

سفارشی سازی انبوه

اولین کسانی که به این سوال پاسخ دادند، طرفداران رویکرد جدیدی در تولید هستند. رویکردی که حدود بیست سال پیش ظاهر شد، شیوه‌ای از تفکر و فلسفه سازمان‌دهی تولید را ارائه می‌کند تا به همه این الزامات احترام بگذارد، و در عین حال راه‌حل‌هایی برای ارضای آن‌ها برای منافع متقابل پیدا کند. بنابراین، آنچه را که هر مشتری می خواهد و می تواند برای آن بپردازد تولید کنید و سود ببرید. به این رویکرد mass customization گفته می شود. این سکه از کلمات انگلیسی mass (انبوه، عظیم، انبوه) و customization ایجاد شده است که در ترجمه به معنای ** سفارشی سازی انبوه** به معنای امکان شخصی سازی محصولات در تولید انبوه است (طبق گفته Suzić، 2014).

تولید امروز

رویکردهای زیادی برای تولید وجود دارد، اما چیزی که بیشترین شتاب را به دست آورده و امروزه بیشترین کاربرد را دارد، سفارشی‌سازی است. وقتی صحبت از سفارشی‌سازی می‌شود، همیشه مربوط به زمانی است که در آن زندگی می‌کنیم و فرضیات مربوط به سفارشی‌سازی عمدتاً این است که بهترین نوع تولید و نحوه رویکرد طراحی و تولید محصول را تجویز می‌کند. سفارشی‌سازی، بهترین نوع تولید و نحوه ایجاد یک محصول را تجویز نمی‌کند. سفارشی سازی یک رویکرد و روش تفکر است و بهترین راه ها و بهترین شیوه های تولید تنها پیامد این رویکرد و به طور کلی تصمیم به کاربرد این نوع تفکر در تولید (آفرینش) است.

همه شرکت‌های موفق این رویکرد را دنبال کردند و سیستم‌های موفقی ساختند که با آن‌ها توانستند تولید خود را سازماندهی کنند تا بهترین پاسخ را به بازار بدهند. سفارشی سازی به منظور نشان دادن نیاز به سازماندهی سیستم در جهت کاهش اندازه های ورودی در تولید، در ارتباط با اندازه های خروجی ذکر شد و از این رو به عنوان یک رویکرد نقش بسیار مهمی را ایفا کرد.

این تغییرات عمده ای را در نحوه ایجاد محصولات ایجاد کرده است، اما هنوز، در اصل، روش تولید تغییر نکرده است. فقط سازماندهی بهتر ارائه می شود.

جمع و تفریق مواد

تولید قبلی بر اساس اصل تفریق مواد است. در عمل به این معنی است که قطعه ای با ابعاد بزرگتر از ابعاد محصول نهایی گرفته می شود و مواد از قطعه خارج می شود تا اینکه قطعه به ابعاد نهایی برسد. امروزه این نوع تولید همچنان در صنعت ساخت و ساز غالب است. البته استثنائاتی نیز وجود دارد، مانند محصولاتی که با فرآیندهای ریخته‌گری، دمیدن، برجسته‌سازی و غیره به دست می‌آیند، اما این روش‌ها آزادی «بعدی» کافی در شکل‌دهی به محصول نمی‌دهند، اما با آماده‌سازی قبلی (قالب‌ها، ساختارهای مواد و غیره) محدود می‌شوند.

روش تولید ارائه شده توسط چاپ 3D دقیقا برعکس روش مذکور بوده و با افزودن مواد تولید را ارائه می دهد. این روش تولید بر اساس اصل افزودن مواد تا حصول بعد نهایی است.

3D پرینت

تا چند سال پیش، این رویکرد علمی تخیلی به نظر می رسید، اما این مهندسی بود که به شروع این نوع تولید کمک کرد. در چاپ سه بعدی، یک شی با اعمال لایه های متوالی مواد ایجاد می شود. این امکان تولید قطعات و مجموعه ها را از چندین ماده مختلف، با خواص مکانیکی و فیزیکی متفاوت فراهم می کند (ویکی پدیا، 2015).

اگر به اصل موضوع بپردازیم3مطبوعات D، می توانست از زمان “مواد مایع” وجود داشته باشد، اما مهندسی به ترکیب CNC کمک کرد [1] ماشین و یک اکسترودر معمولی (که می تواند مقداری مواد را فشار دهد) توانایی ایجاد یک جسم در سه بعدی را به دست می آورد که در تصویر نشان داده شده است.1.

تصویر 1 - ترکیبی از دستگاه CNC و اکسترودر پلاستیک (برش مقوا روی cnc،2015) (چه چیزی جدید در دنیای3D چاپ؟ ،2015) (3چاپ دی،2015)

البته با گذشت زمان، روش‌های پیچیده‌تری از این نوع و تکنیک‌های اتصال لایه‌های کاربردی ایجاد شده است، جایی که به طور مداوم پوشش بهتری به دست می‌آید، مواد جدید معرفی می‌شوند و ساختار خود چاپگرها بهبود می‌یابد. همچنین باید به چاپگر کربن ارائه شده در آن زمان اشاره کنیم3دی که سازندگانش از فیلم «ترمیناتور2“، جایی که جسمی که از رزین مایع استخراج می شود شکل می گیرد (شکل2). همانطور که یکی از خالقان این چاپگر، جوزف دیسیمون، گفت:3چاپگرهای D در واقع هستند2چاپگرهای D که این فرآیند را بارها و بارها تکرار می‌کنند، و این فرآیند در آن زمان زمان زیادی طول می‌کشید. این چاپگر “به سادگی” کل جسم را از مایعی که با کمک نور از پیش ساخته شده است بیرون می کشد و با توجه به منبع در آن زمان، از25به100سرعت چاپ چند برابر (کربن3د،2015).

تصویر 2 - اصل عملکرد 3D چاپگر کربن 3D. (کربن3D،2015)

چاپ و تولید 3D

از قبل می توان دید که چگونه اعمال می شود3چاپگرهای D در تمام زمینه های صنعت گسترش یافتند، بنابراین در حال حاضر قطعات چاپی بدن، پوسته ماشین، کارد و چنگال، کمد لباس، و حتی خانه ها و ساختمان ها و غیره وجود دارد. به عنوان مثال بوئینگ امروزه بیش از20 000قطعات هواپیمای شما (DICKEY،2015).

با ارزان‌تر شدن و در دسترس‌تر شدن این فناوری، کارشناسان این حوزه پیش‌بینی می‌کنند که این نوع تولید از صنعت به سمت مشتریان حرکت کند. با چاپگرهای 3D، افراد می‌توانند مدل‌های خود را ایجاد کنند، مدل‌های موجود را اصلاح کنند و محصولات را با نیازهای خود تطبیق دهند. شما می توانید بسیاری از مدل های رایگان را در اینترنت پیدا کنید که می توانند مستقیماً دانلود و چاپ شوند.

با این وجود، اگر به یک مثال پیش پا افتاده نگاه کنیم، امروزه بسیاری از مردم پرینترهای “معمولی” 2D در خانه های خود دارند، اما هنوز دستگاه های کپی وجود دارند، و حتی کسانی که چاپگر دارند، در دستگاه های کپی چاپ می کنند. با چاپگرهای 3D مشابه خواهد بود. دلایل مختلفی برای این وجود دارد که برخی از آنها عبارتند از:

• دلایل اقتصادی، زیرا تولید انبوه هنوز ارزانتر از تولید فردی است.
• پرداخت بهتر، که اکثر افراد به عنوان حرفه ای شرایط لازم را ندارند؛
• دانش ویژگی های مواد، ساخت و ساز و نرم افزار پردازش.
• توانایی های خلاقانه یک فرد؛
• محدودیت های فیزیکی چاپگر.

با توجه به برآورده کردن نیازهای مشتریان، چاپ 3D امکانات بی‌نهایت بیشتری را برای تطبیق محصول با خواسته‌های مشتری ارائه می‌دهد، نسبت به ارائه تولید سنتی بر اساس تفریق مواد. اما از دیدگاه تولیدکننده، امکان تولید بدون مواد اضافی (ضایعات)، کاهش تعداد ماشین‌آلات، هزینه‌های ذخیره‌سازی کمتر و غیره را فراهم می‌کند. همچنین، فضایی برای سفارشی‌سازی فوق‌الذکر باقی می‌ماند، جایی که می‌توان پلتفرم‌های محصول را از قبل تولید کرد، که روی آن‌ها می‌توان شکل‌های مورد نظر را چاپ کرد و علاوه بر آن مشتریان را با سرعت تحویل و موارد مشابه ملاقات کرد. همچنین امکان ناتمام ماندن محصول باز می شود که به این صورت به مشتری تحویل داده می شود و مشتری نیز می تواند محصول را با چاپگر خود چاپ کند.

در زیر چند نمونه به دست آمده با چاپ 3D

ضمیمه 1 - شرکت چینی WinSun، متخصص در ساخت خانه با استفاده از فناوری 3D، اولین ساختمان بلند خود را “چاپ” کرد

تصویر 3 – ساختمان چاپی - http://svetzanimljivosti.com/zgrada-iz-stampaca-prva-visespratnica-po-3d-tehnologiji/ 

تصویر 4 - نمای داخلی ساختمان چاپی -http://kiko-unico.com.hr/hocemo-li-u-skoroj-buducnosti-printati-stambene-objekte-luksuzne-vile/

ضمیمه2- شرکت لوکال موتورز خودرویی تولید کرد که عناصر ساختاری و قطعات بدنه روی آن چاپ شده است3چاپگر D و سپس قطعات اضافی در ماشین نصب می شوند

تصویر 5 - ماشینی که قطعات آن چاپ شده است -http://www.b92.net/automobili/razno.php?yyyy=2015&mm=01&nav\_id=946245

ضمیمه3-3تفنگ D و تپانچه

تصویر 6 -3تفنگ d - http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2295283/3D-printing-gunsmiths-make-blueprints-available-free-download-granted-firearms-licence.html 

تصویر 7 - http://www.bbc.com/news/science-environment-22421185

ضمیمه4 - 3بازوی D برای افراد دارای معلولیت

تصویر 8 -3بازو D -http://edition.cnn.com/2014/04/14/tech/innovation/carpenter-fingers-robohand-3-d/

نکته کاربردی: مثال های تاریخی، پیش بینی ها، مقایسه سرعت و بیانیه های شرکت جایگزین مقایسه فنی و تجاری واقعی نیستند. ایمنی فرآیند به ماشین، مواد، تهویه، دما، پردازش، هدف قطعه و ارزیابی تخصصی مورد خاص بستگی دارد.

منابع

3D. (2015، 4 14). برگرفته از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد: http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing

کربن3D. (2015، 04 5). برگرفته از Carbon3D | فناوری CLIP - فناوری نوآورانه متمرکز بر فرآیند فتوشیمیایی قابل تنظیم برای چاپ بدون لایه 3D:: http://carbon3d.com/

DICKEY، M. R. (2015، 4 15). _امیدوارم به پرینترهای 3D اعتماد داشته باشید — بوئینگ از آنها برای «چاپ» قطعات هواپیماهای خود استفاده می‌کند. برگرفته از Business Insider: http://www.businessinsider.com/

Kaku, D. M. (2011). فیزیک آینده.

برش مقوا روی cnc. (2015، 4 14). برگرفته از elitesecurity.org - انجمن های وب: http://www.elitesecurity.org/t415702-0

Suzić، N. (. (n.d.). Novi Sad.

چه چیز جدیدی در دنیای چاپ 3D وجود دارد؟ . (2015، 4 14). برگرفته از Brit + co: http://www.brit.co/3d-june/

ویکی پدیا. (2015، 04 12). 3D چاپ. برگرفته از ویکی پدیا: http://sr.wikipedia.org/sr-el/3%D0%94_%D1%88%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%BF%D0%B0

[1] CNC (eng. computer numerical control) ماشینی است که از مختصات از قبل وارد شده برای حرکت خود استفاده می کند که بسته به موقعیت های مورد نظر در سیستم مختصات مشاهده شده وارد می شود.