آینده فناوری: چاپ سه بعدی
نویسنده: دکتر محمدرضا عاطفی
کلیات
چاپ سه بعدی به طور فزایندهای برای مصارف صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد، زیرا به ارائه محصولات بهتر کمک میکند و سبب میشوند تا زنجیرههای ارزش هر چه بیشتر متصل، ساده، خودکار و غیرمتمرکز شوند. درایورهای چاپ سه بعدی شامل آرشیوی در حال رشد از موادی است که به تکنیکهای تولید، توانایی تولید اشکال هندسی پیچیده (مانند قطعات موتور)، ساده سازی و کاهش تعداد اجزای مورد نیاز برای ساخت یک محصول، و ساده سازی روند کار کمک می کند. چاپ سه بعدی انقلابی است، اما نه به این دلیل که میتواند جایگزین تولید معمولی شود، کارخانههای سنتی را منسوخ کند و تمام تولیدات را در محل تولید کند (اقتصاد در حال حاضر و در آینده نزدیک از این امر پشتیبانی نخواهد کرد). بلکه به دلیل توانایی آن در تکمیل فرآیندهای تولید سنتی، متحول کردن طراحی محصول و ایجاد ارزش جدید، انقلابی است. چاپ سه بعدی در صنایعی که سفارشی سازی بسیار مهم است، معمولاً صنایعی که دارای قطعات کم حجم و با ارزش هستند، بهترین کارایی را دارد. محصولات مصرفی و صنایع خودروسازی، پزشکی و هوافضا در استفاده از فناوریهای چاپ سهبعدی پیشرو هستند و آمریکای شمالی منطقه غالب است و 40 درصد از واحدهای چاپ سه بعدی صنعتی در حال استفاده در این منطقه مورد استفاده قرار میگیرد.
استفاده در تولید
چاپ سه بعدی تا حدی بهبود یافته و همه منظورهتر شده است و اکنون برای تولید بعضی از انواع محصولات و گسترش آن به سایر کاربردها، مانند ابزار و الگوها و همچنین تعمیر و نگهداری در حال گذر از نمونه سازی سریع به تولید با مقیاس است. تأثیر چاپ سه بعدی را میتوان به طور فزایندهای در کل زنجیره ارزش شرکت احساس کرد زیرا با سیستمهای تولید کف کارخانه یکپارچه شده و به طور اجتناب ناپذیری به سمت نقطه سربهسری نزدیک به تولید سنتی حرکت میکند (شکل 10). اگرچه کارشناسان در مورد آنچه در 5 تا 15 سال آینده اتفاق خواهد افتاد اختلاف نظر دارند، اجماع عمومی بر این است که برنامههای کاربردی چاپ رومیزی از برنامههای صنعتی پیشی خواهند گرفت. چاپ سه بعدی در حال حاضر برای تولید دستگاههای پزشکی بسیار سفارشی مانند سمعک و سازههای دندانی مورد استفاده قرار میگیرد. چاپ زیستی سه بعدی هنوز در اوایل چرخه تبلیغات قرار دارد و شاید بین 5 تا 10 سال زمان نیاز داشته باشد تا به مرحله پذیرش انبوه برسد. طی 2 تا 5 سال آینده، چاپ سه بعدی برای نمونه سازی احتمالاً با بسیاری از فناوریها همراه خواهد شد که منجر به استفاده گستردهتر از آن خواهد شد.
فعالیت چاپ ۳ بعدی در ایالات متحده، اتحادیه اروپا و منطقه آسیا-اقیانوسیه متمرکز است. سادهسازی زنجیره تامین و سایر مزایای هزینه چاپ سه بعدی میتواند منجر به تغییر قابل توجهی تولید در کشورهایی با دستمزد بالاتر شود. زنجیره تامین ساده شده و دیگر مزایای هزینه چاپ سه بعدی میتواند منجر به تغییر قابل توجه تولید در کشورهایی با دستمزد بالاتر شود. برای محصولات و قطعات کاملا سه بعدی چاپ شده، فایلهای طراحی دارای ارزش تجاری بالایی هستند و در کشورهایی که حقوق مالکیت معنوی به رسمیت شناخته میشود، این میتواند به طور بالقوه جایگزین تجرات کالا شود.
موانع پذیرش بیشتر
در حالی که تجارت تحت قوانین حفظ مالکیت معنوی میتواند ییک تجارت پرسود به نظر برسد، اسکن سه بعدی و نقض حق کپی رایت یک تهدید قابل توجه برای این نوع تجارت میباشد. ایجاد قوانین و مقررات برای حمایت و تشویق سرمایه گذاری بیشتر و نوآوری در چاپ سه بعدی ضروری است.
چاپ سه بعدی به عنوان فرایندی که پتانسیل تولید بدون ضایعات یا با مقدار کمی ضایعات را دارد و بعلاوه توانایی بازیافت مواد را دارا میباشد، میتواند به ایجاد یک اقتصاد دایرهای یا چرخشی کمک کند. با این وجود، چاپ سه بعدی باید بر هزینه و موانع طراحی محصول در فناوریهای سنتی جهت بازیافت و پایداری غلبه کند. علاوه بر این باید به کمبودها و شکافهای بزرگ در استانداردها و پروتکلهای این فناوری توجه کرد، چون استانداردها یکی از مهمترین الزامات در ارائه یک چارچوب برای توسعه و تولید در مقیاس بالا میباشند. برای کاهش تغییرپذیری در فناوریها و متدولوژی جدید، رهبران صنعت باید مشخصات کنترل کیفیت مواد و سختافزارها را تعیین کنند، ویژگی مواد و خواص مکانیکی قطعات تولیدی را تعیین کنند و روشهای اندازهگیری و پایش قابلیت اطمینان را استانداردسازی کنند.
اجرای چاپ سه بعدی به طور مؤثر نیاز به نیروی کار ماهر دارد زیرا یک نیروی کار متخصص در طراحی دیجیتال، عملیات چاپگر و نگهداری لازم است تا با موفقیت فناوری جدید را به کار گیرد. برای کسب اطمینان از موفقیت، کشورهای در حال توسعه باید این تواناییها را در نیروهای کاری خود پرورش دهند. دولتها میتوانند به تغییر مسیر رشتههای مهندسی و برنامههای آموزشی فنی برای افزایش تمرکز بر آموزش طراحی که بر ساختار سادهشده تولید تاکید دارد، کمک کنند. علاوه بر آن، بودجه دولتی و مشوقهای مالیاتی میتوانند سبب رشد این فناوری شوند، در حالی که امکان ایجاد ساختارهای مقرون به صرفهتر برای چاپ سه بعدی را فراهم میسازد.
