یکی از فناوری های مهم و آموزشی در توسعه محصولات هوشمند و پایدار چاپ سه بعدی است. اگرچه چاپ سه بعدی یکی از فناوری هایی است که ضایعات را کاهش می دهد، اما این سوال پیش می آید.
چاپ سه بعدی چقدر پایدار است؟
آیا واقعاً می توان آن را جزو صنایع دوستدار محیط زیست دانست؟
چاپ سه بعدی چیست؟
فناوری تولید پایدار نگرانی عموم مردم را برای آینده ای سبز افزایش داده است و شرکت های مختلف را به سمت بهینه سازی فرآیندهای تولید، کاهش مصرف انرژی و تولید ضایعات کم تا حد امکان و توسعه استراتژی های پایدار سوق می دهد.
چاپ سه بعدی به مهندسان و طراحان کمک می کند تا با جستجو و کاوش در دنیای هندسه و تجزیه و تحلیل فیزیکی اشیا، قطعات را به بهینه ترین، سبک ترین و کارآمدترین روش برنامه ریزی و تولید کنند.
به عنوان مثال، در سیستم هایی که میزان انرژی مصرفی مستقیماً با وزن سیستم مرتبط است، سبک‌تر کردن قطعات می تواند حتی در طولانی مدت در مصرف انرژی صرفه جویی کند.
آیا چاپ سه بعدی از فناوری های سنتی انرژی کمتری مصرف می کند؟
در پاسخ به این سوال باید گفت که بستگی به این دارد که چاپ سه بعدی را با کدام فرآیند تولید مقایسه کنیم. به عنوان مثال، در مقایسه با یک دستگاه CNC، یک چاپگر سه بعدی مزایای بیشتری از نظر صرفه جویی اقتصادی در هنگام تولید قطعات در حجم محدود دارد.
به طور خلاصه، چاپ سه بعدی ضایعات کمی دارد به این معنا که فرآیند به طور دقیق مقدار مواد خام مورد نیاز برای تولید یک قطعه را تخمین می زند و سپس این مواد را در یک فرآیند تولید افزودنی لایه بندی می کند. بنابراین هیچ تراشه ای هدر نمی رود.
اما فرآیند ساخت در دستگاه‌های CNC کاهشی است، یعنی قطعه نهایی به شکل ماده اولیه در می‌آید و آزاد می‌شود. مواد به جا مانده از این فرآیند می توانند ضایعات زیادی ایجاد کنند که اغلب بیشتر از مقدار مواد مصرفی در فرآیند تولید است، به عبارت دیگر میزان ضایعات در فرآیند تولید اغلب بیش از ۵۰ درصد است.به همین دلیل است که استفاده از فرآیندهای تولید افزودنی، بسیار مورد استقبال قرار می گیرد.
فناوری دیگری که معمولاً با چاپ سه بعدی مقایسه می شود، فرآیند قالب گیری تزریقی است. ما می دانیم که فرآیند قالب گیری تزریقی یک فرآیند تولید زباله تقریباً صفر است. اما این فرآیند در تولید قطعات با حجم محدود نیز می باشد. این یک فرآیند با حجم بالا است که در آن چاپ سه بعدی به راحتی می تواند در مقادیر دقیق بدون قربانی کردن ضایعات مواد خام محصول نهایی را تولید کند.
ضایعات در چاپ سه بعدی چقدر است؟
ناگفته نماند که چاپ سه بعدی فرآیندی بدون ضایعات است. در واقع دو منبع ضایعات در فرآیند وجود دارد، یکی ضایعات در قسمت پس از تولید و دیگری تولید قطعات مشکل دار که به ناچار تبدیل به زباله می شوند. در ساخت هر قسمت سه بعدی چندین سازه نگهدارنده وجود دارد که پس از ساخت قطعه کنار گذاشته می شوند. اگرچه مقدار این سازه ها خیلی زیاد نیست اما در هر صورت نوعی ضایعات برای مواد اولیه به حساب می آیند.
یکی دیگر از منابع ضایعات در صنعت پس از تولید مربوط به پرداخت نهایی کالا است. در مورد ساخت قطعات پلیمری سه بعدی این ضایعات بسیار کم است اما در ساخت قطعات فلزی حجم این ضایعات بیشتر به چشم می خورد.
یکی دیگر از منابع ضایعات مواد در تولید قطعات چاپ سه بعدی مربوط به قطعات چاپ مشکل دار و بی فایده است. تولید قطعات مشکل دار از آنجا ناشی می شود که طراح بهترین مدل طراحی برای فرآیند ساخت افزودنی را نمی شناسد یا بدون آزمون و خطا ساختن نمونه های مختلف را از یک قطعه نهایی را شروع کرده و به کارایی مطلوب نمی رسد.
امروز، برای جلوگیری از ضایعات غیر ضروری از نرم افزارهای شبیه سازی استفاده شده است. این نرم افزارها رفتار منطقه در حین ساخت و ساز را برای مهندسان و طراحان از قبل نمایش می دهند.
با استفاده از این نرم افزار می توانید خطاهایی که ممکن است در حین ساخت قطعه پیدا شود را پیش بینی کرده و از ضایعات زیاد جلوگیری کنید. سرانجام، چاپ های سه بعدی در مقایسه با ماشین های CNC و سیستم های قالب گیری تزریقی ارزان‌تر هستند.
بسیاری از این ضایعات فرآیند را می توان با طراحی مناسب و آماده سازی دقیق و اصولی در مراحل ساخت و ساز از بین برد. با بهینه سازی ساختارهای پشتیبانی در حین چاپ و جلوگیری از تولید قطعات مشکل دار با نرم افزارهای مدل سازی، چاپ سه بعدی می تواند تا حد زیادی از ضایعات جلوگیری کند.