با فناوری چاپ سه بعدی؛
قطعات هوافضا در محل مورد نیاز قابل ساخت شد
ساخت اپل آی دی: شرکت لایتن، فیلامنت نایلونی تقویت شده با گرافن خودرا وارد یک سیستم چاپ سه بعدی بزرگ مقیاس و قابل حمل کرده است که می تواند در محل مورد نیاز، قطعات بزرگ و مقاوم تولید نماید.
به گزارش ساخت اپل آی دی به نقل از مهر، شرکت لایتن (Lyten) که بیشتر به سبب کارهای خود در حوزه باتری شناخته می شود، این دفعه فناوری گرافنی خودرا به دنیای چاپ سه بعدی بزرگ مقیاس برده است. این شرکت با همکاری شرکت آمریکایی سازنده چاپگرهای سه بعدی مودوولو (Modovolo)، در نظر دارد فیلامنت تقویت شده با گرافن خود معروف به PA۱۲۰۵ را در سیستم چاپ سه بعدی قابل حمل و ماژولار BFP ادغام کند؛ سیستم ای که برای تولید قطعات بزرگ و عملکردبالا در صنایع هوافضا، صنعتی، خودرو های مسابقه ای و دفاعی طراحی شده است.
هدف این همکاری تنها بهبود یک ماده چاپ سه بعدی محدود نمی گردد. دو شرکت تلاش می کنند مدلی از تولید را توسعه دهند که در آن قطعات بزرگ و پیشرفته بجای آنکه در کارخانه های متمرکز تولید و سپس به محل مصرف منتقل شوند، مستقیماً در محل مورد نیاز ساخته شوند. این رویکرد می تواند زمان حمل و نقل و هزینه های لجستیکی را کم کند و با این وجود، وابستگی تولیدکنندگان به زنجیره های تامین خارجی را کمتر کند.
سامانه BFP که توسط مودوولو توسعه یافته، یک پلت فرم چاپ سه بعدی بزرگ فرمت، ماژولار و قابل حمل است که می تواند تقریبا در هر مکانی مستقر شود. این سیستم در چارچوب یک ساختار کانتینری طراحی شده و هدف آن فراهم کردن امکان تولید قطعات بزرگ با عملکرد بالا در نزدیکی محل استفاده است.
ایده توسعه این سیستم نیز از یک مشکل واقعی شروع شد. مودوولو برای برنامه پهپادی خود به یک چاپگر سه بعدی ساخت آمریکا نیاز داشت که بتواند قطعاتی در سطح کیفی مورد نیاز صنایع هوافضا را با سرعت و هزینه مناسب تولید نماید. یافتن چنین سیستم ای برای این شرکت دشوار بود و همین مسئله در نهایت به توسعه BFP منجر گردید.
در مدل سنتی تولید، قطعات بزرگ و پیچیده معمولا در کارخانه هایی با تجهیزات تخصصی ساخته می شوند و سپس به محل استفاده هدایت می شوند. این پروسه برای قطعات هوافضایی، تجهیزات صنعتی یا سیستم های دفاعی می تواند زمان بر و پرهزینه باشد. در مقابل، چاپ سه بعدی قابل حمل این امکان را فراهم می آورد که تولید به محل مصرف نزدیک تر شود.
در این همکاری، بخش مهم ماجرا به ماده ای اختصاص دارد که مقرر است در قلب پروسه چاپ قرار گیرد. فیلامنت PA۱۲۰۵ از نایلون PA۱۲ ساخته شده و با گرافن سه بعدی اختصاصی لایتن تقویت شده است. این شرکت از فناوری اختصاصی خود با عنوان «گرافن سه بعدی» برای ایجاد خواص موردنظر در مواد کامپوزیتی و مواد مورد استفاده در چاپ سه بعدی استفاده می نماید.
بر اساس داده های اعلام شده از طرف لایتن، PA۱۲۰۵ در مقایسه با فیلامنت های مشابه مبتنی بر الیاف کربن می تواند حدود دو برابر استقامت کششی بیشتری در جهت X-Y داشته باشد. همین طور این شرکت افزایش حدود ۴۰ درصدی استقامت کششی در جهت محور Z و بهبود قابل توجه مقاومت در مقابل ضربه را گزارش کرده است.
این خاصیت ها برای چاپ سه بعدی قطعاتی که تحت بارهای مکانیکی قابل توجه قرار می گیرند اهمیت زیادی دارند. در قطعات بزرگ، تنها استقامت ماده اهمیت ندارد، بلکه حفظ ابعاد، کنترل تاب برداشتن قطعه در جریان چاپ و دستیافتن به سطح غائی مناسب نیز از عوامل تعیین کننده کیفیت محصول غائی هستند.
لایتن اعلام نموده است که PA۱۲۰۵ علاوه بر استقامت بالا، سرعت چاپ مناسبی دارد، در مقابل تاب برداشتن مقاومت می کند و می تواند دقت ابعادی قطعه را در طول مراحل ساخت حفظ کند. این شرکت چنین خاصیت هایی را بخصوص برای ساخت قطعات سازه ای سبک وزن مناسب می داند؛ قطعاتی که باید همزمان وزن کم و استقامت بالا داشته باشند.
مودوولو قبل از انتخاب PA۱۲۰۵، مواد مختلفی با عملکرد بالا را آزمایش کرده بود. جاستین کال، مدیرعامل و هم بنیان گذار مودوولو، می گوید فیلامنت لایتن به این شرکت اجازه داده است قطعاتی سبک تر و با این وجود مقاوم تر تولید نماید، در صورتیکه کیفیت سطح و سرعت چاپ نیز در سطح مطلوب باقی می ماند. به قول او، این ماده حال به یکی از اجزای مهم نقشه راه محصولات آینده شرکت تبدیل گشته است.
همکاری میان دو شرکت نیز موضوع تازه ای نیست. مودوولو بالاتر از یک سال است که با لایتن همکاری می کند و از سال ۲۰۲۵ استفاده از فیلامنت این شرکت را برای ساخت برخی قطعات پهپاد Lift Quadcopter-X شروع کرده است.
این پهپاد سبک وزن برای کاربردهای تجاری، عملیات امدادی و مأموریت های دفاعی طراحی شده است. تجربه استفاده از فیلامنت گرافنی در ساخت قطعات این پهپاد، زمینه را برای بسط همکاری دو شرکت از تولید قطعات پهپادی به سوی تولید بزرگ فرمت فراهم آورده است.
مزیت اصلی این تجربه آنست که ماده جدید تنها در وضعیت آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار نگرفته، بلکه در ساخت قطعات یک محصول واقعی نیز مورد استفاده قرار گرفته است. همین مساله به مودوولو امکان داده است عملکرد PA۱۲۰۵ را در فرایندهای تولید و کاربردهای عملی بررسی کند.
دان کوک، مدیرعامل و هم بنیان گذار لایتن، هدف این همکاری را اثبات امکان تولید محصولاتی با عملکرد بهتر و قیمت رقابتی از راه تامین و ساخت داخلی عنوان کرده است. از نگاه او، فناوری گرافنی لایتن می تواند آزادی عمل بیشتری در طراحی محصولات ایجاد نماید و به تولیدکنندگان اجازه دهد ساختار زنجیره تامین خودرا نیز با انعطاف بیشتری طراحی نمایند.
موضوع زنجیره تامین در این پروژه اهمیت ویژه ای دارد. در سالهای اخیر، وابستگی صنایع پیشرفته به تامین کنندگان خارجی و کارخانه های متمرکز به یکی از نگرانی های مهم تولیدکنندگان تبدیل گشته است. قطعات مورد استفاده در صنایع هوافضا، دفاعی و صنعتی اغلب به مواد و فرایندهای ساخت تخصصی نیاز دارند و هر اختلال در تامین آنها می تواند زمان تحویل و هزینه تولید را افزایش دهد.
ترکیب چاپ سه بعدی بزرگ مقیاس و مواد کامپوزیتی تقویت شده با گرافن می تواند بخشی از این مشکل را هدف قرار دهد. در این مدل، یک چاپگر قابل حمل به محل پروژه منتقل می شود و مواد اولیه نیز به شکل فیلامنت یا مواد چاپی قابل حمل در اختیار اپراتور قرار می گیرد. نتیجه، امکان تولید قطعه در نزدیک ترین نقطه به محل استفاده است.
کاربردهای بالقوه این فناوری نیز گسترده است. در صنعت هوافضا، میتوان از آن برای ساخت قطعات سبک و مقاوم استفاده نمود. در حوزه پهپادها، کاهش وزن قطعات می تواند به افزایش راندمان سیستم کمک نماید. در خودرو های مسابقه ای، قطعاتی که هم وزن پایین و هم مقاومت مکانیکی بالایی دارند، اهمیت زیادی دارند. در صنایع دفاعی و صنعتی نیز امکان تولید سریع قطعات بزرگ در محل می تواند مزیت عملیاتی قابل توجهی ایجاد نماید.
لایتن در دسامبر ۲۰۲۵ فیلامنت PA۱۲۰۵ را در کنار چسب اپوکسی سازه ای دما بالا با نام ۶۱۲۰HT معرفی کرده بود. این شرکت هر دو محصول را به عنوان گزینه هایی برای جایگزینی برخی قطعات کامپوزیتی ماشین کاری شده و قطعات فلزی مطرح کرده است. کاربردهای هدف شامل قطعات خودرو های مسابقه ای، پهپادهای دوربرد و قطعات صنعتی تحت بار مکانیکی بالا عنوان شده است.
اکنون همکاری با مودوولو یک گام دیگر به این رویکرد اضافه کرده است: نه تنها ماده اولیه باید عملکرد بالایی داشته باشد، بلکه سیستم تولید نیز باید بتواند خودرا به محل مصرف برساند. اگر این مدل به شکل گسترده عملیاتی شود، کارخانه تولید دیگر الزاماً یک ساختمان ثابت و دور از محل استفاده نخواهد بود؛ می تواند یک سیستم ماژولار باشد که به محل پروژه منتقل شده و قطعه مورد نیاز را همان جا تولید نماید.
دو شرکت مقرر است پلت فرم یکپارچه شده خودرا در ادامه امسال میلادی در رویدادها و برنامه هایی همچون مؤسسه نوآوری نظامی-غیرنظامی (Civil-Military Innovation Institute)، مانور های Northern Strike و دیگر رویدادهای در رابطه با صنایع هوافضا و خودرو های مسابقه ای به نمایش بگذارند.
البته فاصله میان نمایش یک فناوری و تبدیل آن به استاندارد صنعتی بازهم قابل توجه است. عملکرد واقعی قطعات در وضعیت مختلف، هزینه مواد، سرعت تولید، مقیاس پذیری، تکرارپذیری چاپ و الزامات کیفی صنایع حساس باید در کاربردهای گسترده تر بررسی شود. در عین حال، ترکیب گرافن با چاپ سه بعدی بزرگ مقیاس یک جهت گیری مهم را نشان می دهد: کوشش برای ساخت قطعاتی سبک تر و مقاوم تر، در سامانه هائی که بتوانند تولید را از کارخانه های متمرکز به محل مورد نیاز منتقل کنند.
اگر این رویکرد بتواند وعده های خودرا در مقیاس صنعتی محقق کند، گرافن دیگر تنها یک افزودنی برای بهبود خواص مواد نخواهد بود؛ بلکه می تواند بخشی از معماری جدید تولید دیجیتال باشد، جایی که ماده پیشرفته، طراحی دیجیتال و چاپگر سه بعدی قابل حمل در کنار یکدیگر قرار می گیرند تا قطعه ای بزرگ و مهندسی شده، درست همان جایی ساخته شود که مقرر است مورد استفاده قرار گیرد.
بطور خلاصه، در قطعات بزرگ، تنها استقامت ماده اهمیت ندارد، بلکه حفظ ابعاد، کنترل تاب برداشتن قطعه در جریان چاپ و دستیابی به سطح غائی مناسب نیز از عوامل تعیین کننده کیفیت محصول غائی هستند. جاستین کال، مدیرعامل و هم بنیان گذار مودوولو، می گوید فیلامنت لایتن به این شرکت اجازه داده است قطعاتی سبک تر و با این وجود مقاوم تر تولید نماید، در صورتی که کیفیت سطح و سرعت چاپ نیز در سطح مطلوب باقی می ماند. در این مدل، یک چاپگر قابل حمل به محل پروژه منتقل می شود و مواد اولیه نیز به صورت فیلامنت یا مواد چاپی قابل حمل در اختیار اپراتور قرار می گیرد.
منبع: ساخت اپل آی دی
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب