آیا تولید مواد افزودنی، پیشرفت بعدی در صنعت آلومینیوم است؟

تولید مواد افزودنی، که اغلب تحت عنوان چاپ سه بعدی شناخته می‌شود، فرآیندهای مختلفی را پوشش می‌دهد که در آن، مواد تحت کنترل کامپیوتری به هم متصل یا جامد می‌شوند تا یک شی سه بعدی بسازندم و مواد لایه به لایه به هم اضافه می‌شوند.

رایج‌ترین روش توزیع پودر روی سطح، ذوب موضعی پودر توسط یک منبع انرژی مانند لیزر، سپس خنک شدن برای اینکه دانه‌های پودر ذوب شده بتوانند جامد شوند و در نهایت هم حذف پودر اضافی یا استفاده نشده است.

با تکرار این فرآیند به دفعات، و کنترل ذوب در مناطق موضعی انتخاب شده، یک هندسه سه بعدی ساخته می‌شود. مزیت اصلی این است که می‌توانید هندسه‌های کاملاً پیچیده‌ای را بسازید. معایب آن سرعت، دقت هندسی و محدودیت در آلیاژها و خواص مکانیکی قابل دستیابی، هستند.

‌

تولید افزودنی با فلزات چالش برانگیزتر است

چاپ سه بعدی با پلاستیک شروع شد و به دلیل نقطه ذوب پایین آن، هنوز هم عمدتاً با پلاستیک انجام می‌شود. کار با فلزات به دلیل نقطه ذوب بالاتر و در نتیجه مقدار بیشتر انرژی مورد نیاز، چالش برانگیزتر است. چاپ سه بعدی فلزات یا از طریق پودر یا با ذوب میله سیم انجام می‌شود.

امروزه، بیشتر چاپ‌های سه بعدی فلزات با تیتانیوم و انواع فولاد بسیار سخت و گران قیمت، مانند اینکونل، انجام می‌شوند، آن هم برای فرآیندهایی که معمولاً حجم‌های کوچک، هندسه‌ها و اشکال پیچیده را شامل می‌شوند و در غیر این صورت، به ماشین‌کاری زیادی نیاز دارند – و ضایعات گران بسیاری که بازیافت آنها همیشه کار آسانی نیست.

به عنوان مثال، اجزای تیتانیوم مختص هوافضا هستند یا قالب‌های فولادی برای کاربردهایی هستند که نیاز به هندسه‌های متناسب دارند. و برای خودروها چطور؟ البته چند نمونه وجود دارد. در صورتی که هزینه کل سیستم را کاهش دهد، می‌توانید هزینه بالای یک قطعه خودرو ساخته شده به صورت نوآورانه با تولید افزودنی را توجیه کنید.

‌‎

کلید توسعه هزینه برای تولید مواد افزودنی

آیا در آینده  شاهد تولید مواد افزودنی بیشتری با آلومینیوم خواهیم بود؟ این مسئله به توسعه هزینه در آینده بستگی دارد، که هزینه ماشین آلات هم عامل اصلی آن است. من شاهد کاهش هزینه ماشین آلات، همگام با افزایش حجم تولید، انقضای پتنت‌های مرتبط، ورود دستگاه‌هایی از چین به بازار و فناوری جدید، هستم.

علاوه بر این، هزینه‌های ماشین آلات به طور غیرمستقیم با نرخ‌های ساخت بالاتر، کاهش می‌یابد. می‌توان با افزایش تعداد لیزر در هر دستگاه، توزیع هوشمندتر پودر، بهینه سازی ضخامت پودر و اتوماسیون، به این مهم دست یافت.

بله، فن‌آوری‌های کنونی، محدودیت فیزیکی مرتبط با انتقال انرژی به داخل/خارج از مواد دارند، اما مفاهیم «مختل‌کننده» که در حال حاضر در حال توسعه هستند، می‌توانند این محدودیت‌ها را دور بزنند و امکان افزایش شدید در نرخ ساخت را فراهم کنند؛ به عنوان مثال، با ساخت همزمان در تعداد زیادی از نقاط یا از طریق جدا کردن مرحله ساخت و مرحله ادغام.

‌‎

تولید افزودنی در مقابل فرآیندهای اکستروژن یا نورد

تولید پودر با خواص یکنواخت، امری پرهزینه است و خطرات ایمنی، مانند انفجار، را نیز به همراه دارد. علاوه بر این، فرآیند آهسته و خسته کننده تولید افزودنی، رقابت چاپ سه بعدی را با فرآیندهای کارآمدتر، مانند اکستروژن و نورد، دشوار می‌سازد. با این حال، ممکن است این کار برای اجزای ریخته‌گری امکان پذیر باشد.

در این برهه از زمان، من معتقد هستم که تولید مواد افزودنی عمدتاً برای نمونه‌سازی، قطعات یدکی و تولید سری‌های کوچک در جایی که سفارشی‌سازی مورد نظر است، و همچنین برای افزودن ویژگی‌هایی به محصولات استاندارد، مانند ورق‌ها و پروفیل‌ها، استفاده خواهد شد.

اما همانطور که گفتیم، همه چیز به توسعه هزینه بستگی دارد.

‌

‌‎‏

به اطلاعات تخصصی بیشتری نیاز دارید؟
با ما تماس بگیرید تا درباره‌ی راهکارهای خلاقانه در صنعت آلومینیوم اطلاعات بیشتری کسب کنید.