رپرتاژ: سرویس آنلاین خدمات طراحی، اسکن و پرینت سه بعدی

۳DFAST نخستین سرویس آنلاین خدمات طراحی، اسکن و پرینت سه بعدی است که با بیش از ۳۶ ماده اولیه از انواع پلیمر تا انواع فلزات و سرامیک را پرینت سه بعدی می کند.

۳DFAST سعی دارد تا با ایجاد زیرساخت های “industry 4” (انقلاب صنعتی نسل ۴) خلا تولید قطعات به روش های سنتی با محدودیت های فراوانش را از میان بردارد، اما انقلاب صنعتی نسل ۴ دقیقا چه تاثیری بر نحوه تولید محصولات سخت افزاری دارد؟

برای پاسخ به این موضوع ابتدا به چرخه تولید محصول در استارتاپ های سخت افزاری می پردازیم.

اولین قدم تولید یک محصول سخت افزاری توسعه آن و ساخت نمونه از محصول تولید شده است، در این مرحله شما باید سریع عمل کنید از برای شروع از نمونه های تولید شده با قطعات آماده استفاده کنید یا با دست و فوم و … محصول خود را بسازید و در تکرارهای بعدی سراغ تکنولوژی پرینت سه بعدی FDM و پس از آن در نمونه های نهایی به سراغ تکنولوژی پرینت سه بعدی SLA یا سایر تکنولوژی های صنعتی پرینتر سه بعدی بروید.

دومین گام در تولید یک محصول سخت افزاری بحث تولید آزمایشی محصول است، تا محصول شما توسط تعداد معقولی کاربر نهایی در محیط کاملا واقعی تست نشود مشکلات خود را نشان نخواهد داد پس برای تولید انبوه محصول خود اصلا عجله نکنید چرا که ساخت قالب برای محصولی که شما در دفتر کار خود طراحی کرده اید و در محیط آزمایشگاهی شما کار می کند جز اتلاف زمان گران بهای شما و منابع محدودتان دست آورد خاص دیگری نخواهد داشت، متاسفانه تولید آزمایشی در ایران به علت نبود تجهیزات مورد نیاز اصلا رایج نیست، توجه داشته باشید که در این مرحله شما نباید به دنبال سودآوری مستقیم مالی در استارتاپ خود باشید بلکه به دنبال رسیدن به راه حل بسیار مناسبی برای مخاطبان هدف محصولتان هستید تا ریسک های فراهم کردن زیر ساخت های مورد نیاز برای تولید عمده محصول خود را کاهش دهید و بتوانید با اطمینان خاطر به جذب یا فراهم کردن سرمایه مورد نیاز برای این کار بپردازید. از آن جا که در گذشته برای تولید آزمایشی شما نیاز به سرمایه گذاری تا بیش از ۷۰% هزینه های مورد نیاز برای تولید انبوه محصول خود نیاز داشتید (از قبیل ساخت قالب تا دپوی تجهیزات الکترونیکی و…)، این کار در کشور ما ابدا توجیه منطقی نداشت، اما اکنون می توانید با استفاده از خدمات ۳DFAST در مدت زمانی بسیار کوتاه و با هزینه معقول به تولید آزمایشی محصول خود بپردازید.

گام سوم در تولید محصول تولید انبوه آن است، در این مرحله معمولا باید با استفاده از ماشین آلات CNC اقدام به ساخت قالب هایی کنید که با دستگاه تزریق پلاستیک بتوانید به تولید چندصد تا چندهزار قطعه بپردازید که این کار را نیز می توانید در ۳DFAST انجام دهید.

مرحله ۴ ام تولید محصول در پایان چرخه عمر آن اتفاق خواهد افتاد، اگر تازه کار خود را شروع کرده اید نمی خواهد زیاد از حد به این مرحله فکر کنید، فقط به مشتریان خود تعهداتی ندهید که سال ها یقه شما را بگیرد و برایتان هزینه داشته باشد، برای استارتاپ ها و شرکت هایی که محصولاتشان مخاطب صنعتی دارند، مثلا تولید توربین و قطعات نیروگاهی و… پشتیبانی طولانی مدت از تجهزات بسیار حائز اهمیت است و به همین دلیل شرکت هایی مانند GE برای رفع این مشکل سرمایه گذاری های عظیمی در ماشین آلات و نرم افزارهای industry 4 برای تامین قطعات مربوط به تجهیزاتی که تولید آن ها دیگر صرفه اقتصادی ندارد انجام داده.

معرفی ماشین آلات مورد استفاده در یک کارخانه قطعه سازی نسل ۴

۱-پرینترهای سه بعدی:

تکنولوژی های پرینتر سه بعدی در ۷ دسته بندی کلی جای می گیرند که عبارتند از:

۱- جامد کردن رزین مایع: این دسته از ماشین آلات با تاباندن نور UV  به رزین های فتو پلیمر کار می کنند(رزین هایی که مونومر آن مایع است و با جذب نور UV عمل پلیمریزاسیون در آن در نقطه ای که نور UV تابیده شده صورت گرفته و زنجیره مولکولی آنها بلندتر شده و در نتیجه ماده به حالت جامد در می آید.) از آن جا که کنترل تابش نور می تواند با دقت فوق العاده بالایی انجام پذیرد دقت این دسته از ماشین آلات پرینت سه بعدی بسیار بالا می باشد.این تکنولوژی خود به ۳ دسته SLA- که با تاباندن نور لیزر به رزین کار می کند.- DLP- که با تاباندن نور پروژکتور کار می کند- و CDLP- که مشابه DLP می باشد ولی سرعت تولید بسیار بالاتری دارد تقسیم می شود.

نمونه پرینت با تکنولوژی SLA که برای تولید محصولات سخت افزاری بسیار مناسب می باشد. خدمات پرینت سه بعدی با تکنولوژی SLA و در مواد اولیه استاندارد، سخت، شفاف، قابلیت تحمل دمای بالا، انعطاف پذیر مانند سیلیکون و… در ۳DFAST با ماشین آلات صنعتی و کیفیت بسیار بالا ارائه می شود.

نمونه قطعه پرینت سه بعدی شده با تکنولوژی DLP که معمولا برای تولید زیورآلات استفاده می شود.(قطعه از رزینی با خواص مشابه موم تولید می شود و سپس با ریخته گری دقیق زیور تولید می گردد.) خدمات پرینت سه بعدی با تکنولوژی DLP و با ماشین آلات صنعتی در ۳DFAST  و با زمان تحویل ۷۲ ساعته ارائه می شود.

زیره این کفش با تکنولوژی CDLP تولید شده است، این تکنولوژی سرعت تولید بالایی دارد و می تواند جایگزین تزریق پلاستیک شود. متاسفانه این تکنولوژی در ایران وجود ندارد.

۲-اکسترود کردن ماده اولیه

این دسته شامل تکنولوژی FDM و چند تکنولوژی نوظهور مانند Atomic Diffusion Additive Manufacturing  یا ADAM می شود، تکنولوژی FDM رایج ترین نوع پرینترهای سه بعدی و ارزان قیمت ترین آن نیز هستند، این تکنولوژی کیفیت چندان بالایی ندارد ولی به علت هزینه پایین برای ساخت نمونه های ابتدایی مناسب است.

نمونه پرینت سه بعدی شده با تکنولوژی FDM، این قطعات معمولا لایه لایه هستند و کیفیت سطح چندان بالایی ندارند ولی اقتصادی ترین شیوه پرینت سه بعدی به حساب می آیند. می توانید سفارشات پرینت سه بعدی FDM خود را به ۳DFAST ارسال نمایید.

نمونه پرینت سه بعدی شده با تکنولوژی ADAM و پرینت شده با فلز تیتانیوم، این تکنولوژی در ایران در دسترس نمی باشد اما می توانید به ۳DFAST سفارش پرینت سه بعدی فلز با تکنولوژی SLM که معمولا دقت بالاتری نیز از تکنولوژی ADAM دارد بدهید.

۳-جت کردن مواد اولیه:این دسته از تکنولوژی ها با جت کردن مواد اولیه توسط نازل های مخصوصی کار می کنند و شامل تکنولوژی های Material Jetting یا MJ و nano particle jetting یا NPJ و Drop On Demand یا DOD می باشد.

نمونه پرینت سه بعدی شده با دستگاه MJ، این دستگاه می تواند قطعات را به صورت تمام رنگی، شفاف یا ترکیبی از آن ها با دقت و کیفیت بسیار بالایی تولید کند. معمولا هزینه پرینت سه بعدی قطعات به این روش بالاتر از روش های دیگر می شود. می توانید سفارشات پرینت سه بعدی خود با این تکنولوژی را به ۳DFAST ارسال نمایید.

نمونه پرینت سه بعدی با تکنولوژی NPJ که قابلیت پرینت سه بعدی قطعات بسیار پیچیده با سرامیک و فلز با دقت های بسیار بالا را داراست. این تکنولوژی در ایران در دسترس نمی باشد.

۴-جت کردن بایندر: در تکنولوژی پرینت سه بعدی بایندرجت دستگاه مایعی به نام بایندر (مشابه چسب عمل می کند.) را بر روی پودر ماده اولیه می ریزد در این تکنولوژی دو مدل دستگاه وجود دارد دستگاه های Color Jet Printing یا CJP که بر روی پودر سنگ یا sandstone پرینت سه بعدی را به صورت تمام رنگی انجام می دهند، این دستگاه های برای تولید مجسمه و مدل های پرزانته مناسب هستند و دستگاه های صنعتی که برای پرینت سه بعدی ماسه (مناسب در صنایع ریخته گری) یا Digital Sand Casting و انواع فلزات و سرامیک ها به صورت غیر مستقیم (پس از تولید قطعه به این روش قطعه باید در چند مرحله حرارت ببیند تا به استحکام مورد نظر برسد.)

نمونه مجسمه پرینت سه بعدی شده تمام رنگی با تکنولوژی بایندرجت، شما می توانید سفارشات پرینت سه بعدی خود با این تکنولوژی و همچنین سفارشات ساخت مجسمه های سه بعدی خود را به ۳DFAST ارائه نمایید.

نمونه قالب ماسه ای پرینت سه بعدی شده برای ریخته گری با دستگاه های بایندرجت، متاسفانه این نوع دستگاه در ایران هنوز به بهره برداری تجاری نرسیده است.

۵-ذوب بستر پودر: این دسته بندی خود شامل ۴ تکنولوژی می باشد که عبارتند از:

Multijet Fusion یا MJF: این دستگاه که تولید شرکت HP است سرعت بسیار بالایی برخوردار است و همچنین می تواند قطعات را از جنس PA11، PA12 و سایر نایلون های فرآوری شده برای این تکنولوژی و با استحکام های فوق العاده بالا تولید کند، مواد اولیه این دستگاه دارای FDA کلاس ۲ می باشند. به علت تولید قطعات در بستر پودر این تکنولوژی نیازی به ساپورت ندارد و می تواند فرم های بسیار پیچیده ای را تولید کند.ش

نمونه قطعه پرینت سه بعدی شده با تکنولوژی MJF، شما می توانید سفارشات پرینت سه بعدی خود را با این تکنولوژی به ۳DFAST ارسال نمایید.

Selective Laser Sintering یا SLS: این تکنولوژی با تاباندن نور لیزر بر روی بستر پودرهای پلیمری کار می کند و مانند MJF نیازی به ساپورت ندارد، قطعات تولیدی با این دستگاه سطحی پودری دارند ولی می توانند با دقت بسیار بالا قطعات پیچیده و ظریف را تولید کنند.

نمونه قطعه پرینت سه بعدی شده با روش SLS شما می توانید سفارشات پرینت سه بعدی خود را با این تکنولوژی با مواد PA11, PA12 , PA3200, PA 2200 و TPU به ۳DFAST ارسال نمایید.

Selective Laser Melting یا SLM: این تکنولوژی با تاباندن نور لیزر بر روی پودر فلزات کار می کند و می تواند برای ساخت قطعات فلزی بسیار پیچیده در صنایع پزشکی، هوافضا، خودروسازی، نظامی و… به کار رود. در این تکنولوژی شما می توانید داخل قطعه فلزی خود را با سازه های خرپایی سبک سازی کنید و  بدون آن که استحکام قطعه خود را کاهش دهید وزن قطعه خود را به میزان چشمگیری پایین بیاورید.

نمونه قطعات پرینت سه بعدی شده با تکنولوژی SLM، شما می توانید سفارشات قطعات خود را برای تولید با این تکنولوژی با آلیاژهای استیل ۳۱۶L، آلومینیوم، کبالت کروم، تیتانیوم ۴-۶ و برنج به ۳DFAST ارسال کنید.

Electron beam melting یا EBM: کارکرد و کاربرد این تکنولوژی پرینت سه بعدی، مشابه تکنولوژی SLM می باشد با این تفاوت که در EBM به جای لیزر از پرتو الکترونی (Electron Beam) و سیستمی مشابه تلویزیون های CRT برای هدای پرتو (Beam deflection) استفاده می شود.

نمونه قطعه پرینت سه بعدی شده با تکنولوژی EBM، متاسفانه این تکنولوژی در ایران در دسترس نمی باشد.

۶-انتقال انرژی مستقیم: این دسته از تکنولوژی ها با استفاده از هدهای پودر پاش کار (Cladding) کار می کنند. کاربرد آن ها معمولا در تعمیر توربین ها و ساخت قطعات صنایع هوافضا می باشد و سرعت بالاتری نسبت به تکنولوژی های EBM و SLM دارند. این دسته شامل دو تکنولوژی زیر می باشند.

Laser Engineered Net Shaping یا LENS که با تاباندن پرتو لیزر به  پودر در حال پاشش توسط هد Cladding کار می کند. نام دیگر این تکنولوژی LASER Deposition Modeling یا LMD می باشد

نمونه قطعه در حال تولید به روش LMD، متاسفانه این تکنولوژی در ایران هنوز به بهره برداری تجاری نرسیده است.

Electron Beam Additive Manufacturing یا EBAM: در این تکنولوژی به علت نیاز به انجام عملیات پرینت سه بعدی تحت خلا، امکان استفاده از هدهای Cladding (که پاشش پودر را با دمیدن هوا در آن انجام می دهند.) وجود ندارد به همین دلیل با استفاده از فیدر فیلامنت دستگاه میله های نازک فلزی را به زیر پرتو الکترونی می فرستد.

نمونه قطعه در حال تولید با پرینتر سه بعدی EBAM، متاسفانه این دستگاه در ایران در دسترس نمی باشد.

۷- Laminated Object Manufacturing یا LOM ( که برای تولید قطعات تمام رنگی از جنس کاغذ (با چاپ روی کاغذ و سپس لمینیت کردن لایه بر روی قطعه و بریدن اضافات آن با تیغ کار می کند.) یا برای تولید قطعات فلزی با جوش التراسونیک لایه های فویل فلزی و سپس بریدن اضافات لایه کار می کند. این تکنولوژی بیشتر به دلیل محدودیت های ناشی از پتنت های سایر تکنولوژی ها ساخته شده و مزیت رقابتی چندانی ندارد.

نمونه قطعه پرینت سه بعدی شده با کاغذ توسط تکنولوژی LOM (کاربر در حال جداکردن قطعات اضافه کاغذ از قطعه اصلی می باشد.)

نمونه قطعه فلزی پرینت سه بعدی شده به روش LOM، این تکنولوژی در ایران در دسترس نمی باشد.

۲-انواع دستگاه های برش در یک کارخانه نسل ۴:

معمولا استفاده از این دستگاه ها برای تولید قالب در این کارخانه ها رایج است، می توان از فرز CNC یا CNC router و تراش CNC یا CNC Lathe برای تولید انواع قطعات فلزی مورد استفاده در قالب ها استفاده کرد در ۳DFAST خدمات فرز cnc از ۳-۵ محور همزمان و خدمات تراش CNC برای تولید قطعات تراش و خدمات EDM برای تولید قطعات فلزی با گوشه های داخلی تیز ارائه می شود.

انواع قالب های تزریق پلاستیک:

۱- قالب های پرینت سه بعدی شده پلیمری:این قالب ها به دو دسته تقسیم می شوند:

a-قالب های  free forming injection molding یا FIM، که یک بار مصرف می باشند و برای تزریق انواع پلیمر ( و در آینده سرامیک و فلز) استفاده می شوند. در این نوع قالب ها به ازای تولید هر قطعه یک قالب پرینت سه بعدی می شود، سپس در این قالب عملیات تزریق انجام می گیرد و سپس قالب به همراه قطعه در آب شست و شو می شوند. از آن جا که ماده سازنده قالب محلول  در آب می باشد، قالب در این مرحله از بین می رود و قطعه اصلی باقی می ماند، این قالب برای محک زدن طراحی با ماده اصلی مورد استفاده قرار می گیرد ولی در آینده با ورود سرامیک ها به این عرصه، این نوع قالب ها می توانند در صنعت دندان سازی کاربرد بسیار گسترده ای داشته باشند.

نمونه قطعه تولید شده با تزریق پلاستیک در قالب های FIM.

b-قالب های موقت که بسته به ماده مورد استفاده، ابعاد قطعه و تنظیمات تزریق از ۵۰- ۱۲۰ ضرب دوام می آورند کاربرد این قالب ها در تولید قطعات با تیراژ پایین و یا تست طراحی قالب (برای قالب هایی که هزینه ساخت بالایی دارند مانند قالب هایی که در ساخت آن ها به حجم زیادی قطعات EDM شده نیاز است.)

نمونه قطعه تولید شده با قالب های تزریق پلاستیک پرینت سه بعدی شده.

۲-قالب های پرینت سه بعدی شده فلزی: پرینت سه بعدی قالب های تزریق پلاستیک فلزی معمولا برای تولید قالب هایی به صرفه

می باشد که نیاز به خنک کاری پیشرفته ای دارند.

۳- قالب های CNC

قالب های سنتی که از جنس فولاد یا آلومینیوم می باشند، و برای تولید قطعات با تیراژهای +۱۰۰۰ تا چند صد هزار مناسب می باشند.

۴- قالب های CNC-EDM:

برای تولید لبه های تیز در قطعات از آن جا که cnc نمی تواند گوشه های داخلی را کاملا تیز تولید کند لازم است تا با استفاده از EDM قالب اصلاح شود که هزینه ساخت قالب را به میزان چشمگیری افزایش می دهد.