Additive Manufacturing

تولید افزایشی (Additive Manufacturing)

چکیده

در متن حاضر ابتدا مقدمه ای از روند پیدایش فناوری تولید افزایشی که بیشتر با عنوان تولید سه بعدی شناخته می شود ارائه شده و سپس به جوانب مهم مرتبط با این فناوری از جمله: اهمیت استفاده از آن، مزایا و معایب آن، روش های مختلف مورد کاربرد در این فناوری، مراحل تولید سه بعدی ، حوزه های کاربرد این فناوری جدید و … اشاره شده است.

مقدمه

قبل از ماه می 2013 در خیلی از گفتگوها چاپ سه بعدی به عنوان یک موضوع مطرح نبود، در صورتیکه امروز به عنوان آینده تولید مورد ستایش قرار می گیرد. آگاهی عمومی پایینی که در این زمینه وجود داشت بعد از آنکه اولین اسلحه تولید شده توسط این تکنولوژی رونمایی شد و طراحی آن توسط آقای ویلسون به صورت آنلاین در اختیار عموم قرار گرفت, به شدت تغییر پیدا کرد. او 25 ساله و دانشجوی حقوق دانشگاه تگزاس بود. این اسلحه بدنام ترین شی تولید شده در جهان تا کنون می باشد. اخباری مبنی بر اینکه هر کسی می تواند یک چاپگر سه بعدی نه خیلی گران را بخرد و یک اسلحه کاربردی را توسط آن در منزل تولید کند, به موضوع داغی تبدیل شد و بحث هایی با محوریت آزادی های شخصی, حق چاپ سلاح, کنترل اسلحه, امنیت کشورها ( آیا اسلحه های پلاستیکی توسط اسکنرهای فرودگاهها قابل تشخیص است یا نه؟ ) و آیا به اشتراک گذاشتن طرح ها اخلاقی است یا نه؟ شکل گرفت.

زمانی که اسلحه تولید شده توسط چاپگر سه بعدی توجه جهان را به خود جلب کرد, این موضوع همچنین باعث ایجاد سردرگمی در آگاهی عمومی در خصوص فرایند چاپ سه بعدی و فرصت هایی که در پی خواهد داشت, شد. بخشی از هدف ما در این متن هشدار در خصوص اجرایی شدن پتانسیل های موجود در تکنولوژی چاپ سه بعدی است : مقابله با آنها از طریق تصمیماتی که نیاز است اخذ شوند, تخریب های تکنولوژی که آنها صورت خواهند داد و مقاصدی که چاپ سه بعدی در آینده آنها را دنبال خواهد کرد.

این فرایند را اینگونه دنبال خواهیم کرد : ابتدا مقدمه مختصری در خصوص پدیده چاپ سه بعدی ارایه خواهیم کرد, توصیف آن, اینکه چگونه کار می کند اینکه چه می تواند انجام دهد. ما همچنین در خصوص جوانب مثبت و منفی چاپ سه بعدی بحث خواهیم کرد و خواهیم گفت چه عواقبی برای شرکت ها و مصرف کنندگان خواهد داشت. سپس پیامدهای قانونی قابل توجهی که چاپ سه بعدی در پی خواهد داشت را در نظر خواهیم گرفت. در نهایت نتیجه گیری خواهیم کرد که چطور چاپ سه بعدی در آینده تکامل پیدا خواهد کرد و چگونه ممکن است تولید, بازاریابی و برنامه ریزی های استراتژیک را تغییر دهد.

چرا پرینتر سه بعدي ؟

چند روز قبل از رفتن به سال نو شما تصمیم می گیرید که یک جفت ترینر بخرید. پروسه معمولی این چنین خواهد بود: زیر و کردن مغازه ها، انتخاب یک طرح و تلاش بر روي آن جفت تا مطمئن شویم آنها راحت هستند. به جاي آن انجام این کارها را تصور کنید: طراحی کفش ها در اندازه درست و واقعی در طرح و رنگی که شما می خواهید بر روي کامپیوتر یا دانلود کردن یک طرح از وبسایت و تغییر دادن و سفارشی کردن آن؛ سپس فشار دادن دکمه پرینت و چاپ و رفتن براي خوردن ناهار در زمانی که دستگاهی روي میز شما آنها را براي شما میسازد.  در برگشتتان کفش هاي ترینر شما آماده هستند و البته آنها هنوز کامل نیستند. بنابراین یک بار دیگر پروسه را بر روي کامپیوتر تکرار می کنی و لنگه دوم را پرینت می کنی؛ عالیه تمام شد.

در اصطلاح عمومی صنعت براي “ساخت افزودنی” استفاده می شود؛ اما گسترده ترین استفاده آن براي ابزارهایی است که پرینتر سه بعدي نامیده می شوند. بعضی از این چاپگرها در حال کوچک شدن تا اندازه اي که به عنوان یک ابزار رومیزي مناسب باشند، هستند.

آنها راهشان را نه تنها در محیط کار و کارخانه ها بلکه در بین ادارات، طراحان، معماران و محققان باز می کنند و مورد استقبال موسسان شرکت کسانی که از آنها براي اختراع تجارت هاي کاملا جدید استفاده می کنند، واقع می شوند. بسته به اندازه شی، مواد تشکیل دهنده شی و سطح جزئیات مورد نیاز در فرآیند، چاپ کردن حدود یک ساعت براي یک شی ساده که در کف دست جاي می گیرد و حدود یک روز براي محصولات بزرگتر و پیچیده تر طول می کشد. آخرین ماشین هاي ساخته شده می توانند اشیایی با دقت کمتر از 0.1 میلی  متر تولید کنند .

هر چند نرم افزار طراحی قدرتمند اجازه می دهد که شی سه بعدي مجازي بر روي یک صفحه کامپیوتر ایجاد شود ولی بسیاري از طراحان و مشتریانشان ترجیح می دهند تا شی فیزیکی را قبل از انجام شدن عمل ساخت و ساز با سرمایه گذاري عظیم، بررسی کنند، لمس کنند و نگه دارند. مدل ها کمک می کنند تا حدس هایی در مورد خروجی فرآیند بزنید. آنها به طور سنتی به وسیله دسته اي از مواد مانند خاك رس، چوب و آهن درست می شوند. این یک تجارت پرهزینه و کندي است حتی ایجاد یک مدل کاري از آنچه ممکن است چیز ساده اي به نظر آید شبیه یک لنگه جدید براي یک کفش در عمل یک فرآیند  پیچیده است.

 قابلیت پرینترها براي سرعت بخشیدن به فرآیند طراحی اثر بزرگی در صنعت خواهد داشت.

داوید ریس(مدیراجرایی شرکت Object) می گوید: دانشمندان معاصر می توانند ایده اي را تصور کنند، چاپ کنند آن را، در دستهایشان بگیرند، با دیگر مردمان به اشتراك بگذارند، تغییر بدهند و بعد به عقب برگشته و کپی دیگري از آن بگیرند.

 ظهور تکنولوژی جدید تولید سه بعدی و تاثیرات آن

نقش کلیدی در ظهور صنایع جدید  توسط پورتر (1980) به عدم اطمینان تکنولوژیک نسبت داده شده است  که به ویژه در ایجاد صنایع بر اساس فن آوری نوآورانه قابل اجراست (آبرناتی، 1978). با این حال، تصمیم گیری درساختار کسب و کار  و به دست آوردن یک مزیت رقابتی در چنین صنایع در حال ظهوری نیاز به  درکی قوی از توسعه فن آوری و تاثیر آن در آینده دارد.(والش2004)

همانطور که توسط اسچنارس 1989اشاره شده :پیش بینی های فن آوری یکی از سخت ترین انواع پیش بینی هایی است که باید با دقت صورت پذیرد. بسیاری از مجهولات وجود دارد، و بسیاری از نتایج احتمالی، و به نظر می رسد که اشتباهات در همه جا وجود خواهد داشت.

به عنوان بخشی از جهان هستی فن آوری ساخت دیجیتال، صنعت جدید بر اساس ساخت افزودنی (AM) فن آورییست که در حال ظهور و پیشروی است (Wohlers، 2012) همچنین به عنوان چاپ سه بعدی ،  به فن آوری AM توسط ASTM (2012)) اشاره شده است که توانایی   “پیوستن مواد برای ساخت اشیاء از داده های مدل سه بعدیست،که معمولا لایه بر لایه، به عنوان روشی مخالف روند  کاهشی  تولید استفاده می شود “.

چندین گونه از فرایند در AM وجود دارند، که این سیستم ها از نظر مواد خام مورد استفاده و اصل کار فنی برای واریز لایه متفاوتند.(آستم2012) در نتیجه به تدریج ایجاد مدل سه بعدی  هندسی محصول، بطور کامل و بدون قالب، قالب یا ابزار برش صورت می گیرد.

ناظران فناوری و رسانه ها بر این باورند که  AM تاثیر اقتصادی عمیقی بر بخش تولید خواهد گذاشت و بعلاوه در جامعه گسترده تر خواهد شد. (شولتز2012 فروهر و همکاران2013؛کوتن   2013) با این حال، تلاش برای پیش بینی روند با توجه به احتمال تاثیر اقتصادی و بازده بتن با اقتباس از فناوری در انواع مختلف، جایگاه شاخصی نداشت.

بررسی های هوانگ و همکاران (2013) نشان می دهد که تحقیقات بر روی تاثیر تکنولوژی تا کنون در سه جنبه متمرکز بوده است:

  1. تاثیر بر سلامت و رفاه جسمانی؛
  2. مصرف انرژی و محیط زیست؛
  3. فرصت ها یی برای پیشرفت زنجیره تامین عرضه.

شاید در تضاد با این،  این اتفاق نظر در مورد  اینکه تغییرات فن آوری ، به خصوص انهایی که منجر به اندازه گیریپیشرفت در بهره وری کارگر هستند ، کانونی برای بهبود در ثروت و بطور کلی رفاه اجتماعی هستند وجود دارد.(کروگمن، 1999 کارلاو و لیپسی2003)و در نتیجه تاثیراساسی اجتماعی دارند. همچنین این اتفاق نظر نیز وجود دارد که هدایتگر اصلی در تصویب فن آوری های جدید در میان کاربران بالقوه جامعه، سود خالص ناشی از استفاده ازفن آوری های جدید است.( فاستر و روزنتسوایگ،2010  استونمن2002) که ممکن است به کارگردانی برای توسعه و یا حفظ مزیت رقابتی تبدیل شود.(والش2004 )

کاربرد آن در بخش تولید تجاری، بعنوان فعالیت تدارکات تکنولوژی در افزایش سود به دست آمده توسط شرکت های خصوصی بعنوان هدف قرار گرفته است.(فوستر و روزینگ2010 هورکن و وینسترا2004 ) در این زمینه، شایان ذکر است که در حال حاضر وضعیت فن آوری موجود اغلب بصورت اعمال یک اینرسی قابل توجه است : برای ایجاد انگیزه تصویب AM،این نظریه وجود دارد که افزایش در درآمد حداقل 30٪ تا 40٪ باید تلقی شود و قابل دستیابی باشد.(بورل و همکارن2009)

مزایا و محدودیت های تولید سه بعدی

مزایا و محدودیت های عمومی مرتبط با AM، نسبت به دیگر انواع فن آوری های تولید سنتی تر بسیار اموزنده و قابل یادگیری است.(توک وهمکاران2008 روفو و هوگو2007)

در میان این جایگزین ها فن آوری فرآیندهای قالب گیری تزریقی (روفو و هیوج 2007 هاپکین و دیکنز2003) و روش های ماشینکاری وجود دارند .(مارو و همکاران2007)

جدول زیر مجموعه ای از مزایای عمومی و محدودیت ها و وابستگی های ان را با اثرات اقتصادی احتمالی در سطح شرکت ارائه می دهد. همانطور که دیده می شود، هر مزیت عمومی و محدودیت های ناشی از انطباق AM می تواند با اثرافزایش ارزش یا افزایش هزینه همراه باشد. چنین اثراتی  بر ارزش فن آوری وهمچنین جامعه  کاربران محصولات AM در جامعه موثر می باشد.

این تحقیق بر این فرض است که رویکردی منظم بر اساس تجزیه و تحلیلی از هزینه های پولی در ارتباط با بهره برداری ازAM، به عنوان یکی از عوامل مؤثر بر انتقاد از سود خالص به دست امده در استفاده از این فن آوری به شکل یک شروع عالی نقطه ای برای آینده تجزیه و تحلیل تاثیر اقتصادی در انطباق  AM وجود دارد.

بنابراین، مساله  می تواند این چنین مطرح شود : چگونه ساختار هزینه های مرتبط با فرآیندهای که تحت تاثیر AM قرار گرفته اند توسعه، نفوذ و تاثیر اجتماعی آینده تکنولوژی را گسترده تر خواهد کرد؟ فرض بر اینست که شکل بسیاری از مبحث ها در مورد تاثیر AM ( برای مثال، D’Aveni 2013) این است که آن را در مقیاس اقتصادی به صورت یک ویژگی اصلی روش های سنتی تولید انبوه نشان نمی دهد(پاین، 1993).

این امر به طور موثر مشخصه AM  به عنوان یک تکنولوژی است که بدون فشار برای کاهش هزینه تولید قادر به افزایش خروجی است.

این متن بر این مبحث می افزاید. مشارکت  نتایج یک مدل هزینه که ارضا نیازاز لحاظ فنی برای عملیات کارامد ماشین را در بردارد،برآوردی از هزینه ای که بازتابی از استفاده از دستگاه در تولید با استفاده از کمترین هزینه اجرا هست را ارائه می دهد. در ابتدا، این نتایج می تواند برای ارزیابی استفاده شود که این اتفاق نظر وجود دارد که سیستم عامل های خاص AM هنوز قادر به حمایت از تولید حجم بالایی از محصولات نهایی نیستند.(نرم افزار AM 2013)

با این حال، آنها نیز به منظور ایجاد  کاهش اثرات هزینه ای موجود در بهبود بهره وری سیستم مفیدند ، که این امراین فرض را که مقیاس اقتصادی در AM وجود ندارد را به چالش می کشد. یک زمینه مرتبط تر برای ظهور AM با مفاهیم متضاد بازار کشش و تکنولوژی فشار تشکیل شده است.(مارتین1994)

در حالی که  خاستگاه آن در تولید نمونه های اولیه برای بازبینی طراحی است ، AM به طور فزاینده ای برای تولید پایان استفاده از محصولات نیزاستفاده می شود.

مزایا: تاک وهمکاران2008

1. قابلیت تاثیر در تولید قطعات و محصولات با شکل هندسی پیچیده ، که ممکن است سطح نسبتا بالاتری ازعملکرد استفاده فازی را ارائه دهند.

2. قابلیت انعطاف پذیری درتولید مقادیر کم از محصولات، در پایین تر از یک واحد، که توسط عدم وجود هزینه های مربوط به قالب و تغییرات فراهم می شود

تاثیرات اقتصادی این مزایا(فرصتها):

1. امکان ایجاد محصولاتبسیارکاربردی و پیچیده را بوجود می اورد.(بورنرزوهمکاران2011هیوج و همکاران 2004) مورد استفاده  برای قطعات نهایی ، که می تواند به عنوان کالاهای بادوام تعریف شوند، برای مثال رجوع کنید(والکمن2003) این امر جریان ارزشمند اقتصادی ایجاد می کند که در ان ارزش خدمات بیش از عمر مفید محصولات خواهد بود.

2. پیوستگی محصولات به برنامه های فردی، و یا کاربران، به طور موثری با تولید محصولات بسیار متفاوت است که ابزار بیشتری را برای  کاربران نهایی فراهم می کند.(وانگ و اییرز2010)

محدودیت ها (روفو و هیوج 2007):

1.پالتهای محدود از مواد برای ساخت(گودریج وهمکاران2012)

2.سرعت پیشروی کم

3. دقت بعدی و دقیق ناچیز نسبت به برخی از فرآیندهای معمولی

4.پایان سطح ناهموار و نامناسب

5. مشکلاتی با  فرآیندهای قابل پیش بینی و مکرر.

6.مقرون به صرفه بودن

اثرات اقتصادی (محدودیتها):

استفاده از مواد غیر استاندارد تولید بعنوان یک هزینه اضافی، یا از طریق

خواص ذاتی مواد یا از طریق قیمت(هیوج و همکاران2004)

افزایش هزینه های غیر مستقیم (وابسته به زمان)(روفو و هیوج2007)

توجه به  قیمت بالای الزامات پس از پردازش.پایان سطح خشن که مانند مورد قبل موجب لزوم ایجاد توجه و قیمت بالایی که پس از پردازش رقم می خورد می شود.

افزایش هزینه های مرتبط با عدم موفقیت در ساخت و کیفیت (بورل وهمکاران2009)

فرآیندهای نامساعد اقبصادی در حجم تولید متوسط به بالا.(روفو و هیوج2007هاپکینسن و دیکنز2003)

ارتباط با ما


تیم مشاوره مدیریت – مشاوره روش ها تصمیم گیری چند معیاره –  تدریس دروس مدیریت – ترجمه مقاله های مدیریتی – تیم مشاوره مدیریت

تیم مشاوره مدیریت – مشاوره روش ها تصمیم گیری چند معیاره –  تدریس دروس مدیریت – ترجمه مقاله های مدیریتی – تیم مشاوره مدیریت

تیم مشاوره مدیریت – مشاوره روش ها تصمیم گیری چند معیاره –  تدریس دروس مدیریت – ترجمه مقاله های مدیریتی – تیم مشاوره مدیریت

تیم مشاوره مدیریت – مشاوره روش ها تصمیم گیری چند معیاره –  تدریس دروس مدیریت – ترجمه مقاله های مدیریتی – تیم مشاوره مدیریت

تیم مشاوره مدیریت – مشاوره روش ها تصمیم گیری چند معیاره –  تدریس دروس مدیریت – ترجمه مقاله های مدیریتی – تیم مشاوره مدیریت

ارتباط با ما – ارتباط با ما – ارتباط با ما – ارتباط با ما – ارتباط با ما – ارتباط با ما


تیم مشاوره مدیریت – مشاوره روش ها تصمیم گیری چند معیاره –  تدریس دروس مدیریت – ترجمه مقاله های مدیریتی – تیم مشاوره مدیریت

تیم مشاوره مدیریت – مشاوره روش ها تصمیم گیری چند معیاره –  تدریس دروس مدیریت – ترجمه مقاله های مدیریتی – تیم مشاوره مدیریت

تیم مشاوره مدیریت – مشاوره روش ها تصمیم گیری چند معیاره –  تدریس دروس مدیریت – ترجمه مقاله های مدیریتی – تیم مشاوره مدیریت

تیم مشاوره مدیریت – مشاوره روش ها تصمیم گیری چند معیاره –  تدریس دروس مدیریت – ترجمه مقاله های مدیریتی – تیم مشاوره مدیریت

نگارش مقاله – نگارش فصل چهار پایان نامه – مشاوره نحوه انجام پایان نامه – روش های تصمیم گیری چند شاخصه – استخراج مقاله از پایان نامه

همکاری در نگارش مقاله-همکاری در نگارش مقاله-همکاری در نگارش مقاله-همکاری در نگارش مقاله-همکاری در نگارش مقاله-همکاری در نگارش مقاله

ارتباط با ما – ارتباط با ما – ارتباط با ما – ارتباط با ما – ارتباط با ما – ارتباط با ما

همچنین شاید مطالب زیر مورد پسندتان باشد...

افزودن یک دیدگاه