از بوئینگ استارلاینر تا لاستیک گودیر ، چاپ سه بعدی در حال تبدیل شدن به واقعیت تولید است.

31 ژوئیه، 2022 -ربکا فانین

تصویری یک تایر غیر پنوماتیک (NPT)، یک لاستیک بدون هوا را نشان می‌دهد، در حین ارائه لاستیک NPT Goodyear در کولمار-برگ، لوکزامبورگ، در 17 مه 2022. لاستیک های بدون هوا را برای رانندگان به یک رویا تبدیل می کنند و سازندگان می گویند که ممکن است به زودی برای کامیون ها وارد جاده شوند تا در نهایت برای خودروها در دسترس قرار گیرند. لایه نازک لاستیکی که آسفالت را گرفته است، چالش فیزیکی عظیمی دارد: تحمل وزن خودرو و جذب ضربه ها

تولید افزودنی در آستانه پذیرش گسترده‌تر توسط صنعت است، زیرا شرکت‌های بزرگ Goodyear Tire & Rubber Company و Boeing و همچنین استارت‌آپ‌های کوچک نوآورانه ثابت می‌کنند که می‌تواند به خوبی در مقیاس تولید کار کند.

در ماه مه، گودیر یک کارخانه 77 میلیون دلاری در لوکزامبورگ افتتاح کرد که بر پرینت سه بعدی تمرکز دارد و می تواند تایرها را در دسته های کوچک چهار برابر سریعتر از تولید معمولی بسازد. گودیر همچنین در حال آزمایش فناوری جدید تایرهای بدون هوا چاپ سه بعدی خود بر روی خودروهای الکتریکی تسلا و ربات‌های تحویل خودکار Starship Technologies است. این شرکت در چندین سال گذشته روی بهبود تکنیک‌های تولید در مرکز تحقیق و توسعه در نزدیکی کلمبوس، اوهایو کار کرده است.

تا سال 2030، Goodyear قصد دارد تایرهای بدون نیاز به تعمیر و نگهداری و بدون هوا را به بازار بیاورد و چاپ سه بعدی بخشی از این تلاش برای رهبر تولید تایر مستقر در آکرون است که در سال 1898 تأسیس شد و به نام مبتکر چارلز گودیر نامگذاری شد. در حال حاضر، حدود 2 درصد از تولید آن از طریق تولید افزودنی است و ادغام بیشتر در راه است.

مانند هر نوآوری دیگری، هدف قرار دادن موارد استفاده مناسب کلیدی است. چاپ سه بعدی برای هر کاری مناسب نیست. کریس هلسل، معاون ارشد عملیات جهانی و CTO در Goodyear گفت: ما از تولید افزودنی برای لاستیک‌های سطح بالاتر و عملکرد فوق‌العاده استفاده می‌کنیم که به پیچیدگی بسیار بیشتر و در اندازه‌های کوچک‌تر نیاز دارند. “هنوز ایجاد لاستیک های بزرگ به طور موثر از طریق یک خط مونتاژ معمولی یک مزیت وجود دارد.”

استفاده از فناوری جدید به صبر نیاز دارد. شما نمی توانید آن را وارد کنید، آن را روشن کنید. سفر کوتاهی نیست. ما 10-12 سال است که در این مسیر بوده ایم. در تجاری سازی اولیه لاستیک های بدون هوا چاپ سه بعدی خود در سال 2017، Goodyear شروع به تجهیز مدل های چمن زن ممتاز ساخت Bad Boy Mowers کرد.

فن آوری چاپ لایه به لایه اشیاء از طرح های کامپیوتری به اوایل دهه 1980 باز می گردد. اکنون در حال دگرگونی کارخانه‌ها است و دیگر یک چیز جدید محسوب نمی‌شود، اگرچه بیش از یک دهه پیش توسط شرکت چاپ سه‌بعدی رومیزی MakerBot در بازار علاقه‌مندان به مصرف‌کنندگان رایج شد. امروزه طیف وسیعی از محصولات از قطعات هواپیما گرفته تا تراز دندان و صندلی ماشین به صورت افزودنی ساخته می شوند.

این فناوری جدید به عنوان یک مزیت رقابتی و راهی برای تقویت پایه تولید و زنجیره تامین ایالات متحده در نظر گرفته شده است. اما ممکن است در کل تولید صنعتی را متحول نکند.

یورگ برومبرگر، مدیر استراتژی و عملیات مک کینزی در برلین و نویسنده اصلی گزارش اخیر شرکت مشاوره در مورد فناوری صنعتی، گفت: «تولید افزودنی هنوز یک فناوری بسیار کوچک و تخصصی است. او گفت: “سرمایه گذاری هنگفت در تولید مواد افزودنی می تواند تاثیری داشته باشد، اما هنوز هم بسیار محدود است.”

Bromberger که عمدتاً برای ساخت قطعات تخصصی با ارزش بالا و حجم تولید کمتر مفید است، تولید مواد افزودنی را در 2 تا 3 درصد از بازار تولید 12 تریلیون دلاری تعیین کرد.

مشاور صنعت چاپ سه بعدی Wohlers Associates انتظار دارد که تولید افزودنی با سرعت نسبتاً قوی رشد کند و پیش بینی می کند که بازار در سراسر جهان از 15.2 میلیارد دلار در سال 2021 به 85.3 میلیارد دلار در سال 2031 خواهد رسید. بخش صنعتی پیشرو که از این فناوری استفاده می کند، هوافضا است و پس از آن پزشکی/دندانپزشکی و خودرو، در حالی که طبق گزارش Wohlers 2022 این شرکت، رایج ترین کاربردهای چاپ سه بعدی برای ساخت قطعات نهایی و نمونه های اولیه کاربردی است.

از مزایای اصلی این فناوری می‌توان به انعطاف‌پذیری طراحی در اشکال مختلف سه بعدی که می‌تواند عملکرد بهتر یا هزینه کمتری داشته باشد، و تولید سفارشی قطعات اشاره کرد. مزیت های دیگر قطع کردن فرآیندهای زمان بر و پیش تولید و ساخت محصولات بر اساس تقاضا از فایل های دیجیتال است.

کامینز سازنده موتور کامیون از Humtown به عنوان تامین کننده ای استفاده می کند که می تواند دقت خود را در ساخت قطعات ریخته گری چاپ سه بعدی افزایش دهد و با چاپ قطعات بزرگ در یک قطعه به جای کامپوزیت، تولید را ساده کرده است. “ما موفقیت خوبی با آن داشتیم. لری لی، مشاور فنی کامینز، گفت: حجم ها شروع به افزایش می کند، و در حالی که قیمت ها هنوز کمی بالاتر از فرآیندهای معمولی است، بسیار دقیق تر است و ما می توانیم توانایی پردازش یا خروجی خود را سه برابر کنیم.

شرکت بوئینگ سخت در تلاش است تا رویکرد خود را برای تولید مواد افزودنی اصلاح کند. مرکز ساخت افزودنی بوئینگ در آبرن، واشنگتن، برای تحقیق در مورد استفاده از فناوری پیشرفته طراحی شده است.

ملیسا اورمه که از سال 2019 معاون تولید مواد افزودنی بوده است، گفت: “برای صنعت، قطعاً یک مزیت رقابتی است زیرا می توانید به روشی طراحی کنید که با تولید سنتی نمی توانید طراحی کنید.” واحدهای ساخت هواپیماهای تجاری، ماهواره ها و سیستم های دفاعی. او با تیمی متشکل از 100 مهندس، محقق و سایر متخصصان در پیشبرد توسعه فناوری کار می کند.

Orme مزایای کاهش زمان تولید را به میزان ده برابر، طراحی ساده در یک قطعه بزرگ برای مونتاژ و افزایش دوام ذکر کرد.

او گفت: «در حال حاضر، ما در استفاده از چاپ سه بعدی برای ماهواره ها بسیار بالغ هستیم. وجود قطعات پرینت سه بعدی در هر ماهواره می تواند استاندارد شود.

با این حال، چالش ها در پذیرش فناوری جدید باقی می ماند. اورمه گفت: «برای پذیرفتن آن نیازمند یک تغییر فرهنگی است. به مهندسان آموزش داده می شود که با ریسک کمتر طراحی کنند و این آنها را به سمت تولید سنتی سوق می دهد. ما به داده های تولید بیشتری نیاز داریم تا به سطح راحتی در طراحی برای افزودنی برسیم.» او گفت که معادل هفت دهه داده های تولید سنتی است. او گفت: «وقتی این کار را انجام دادیم، می‌توانیم خطر این فناوری در حال تکامل را حذف یا کاهش دهیم.