۳DPRINT VS CNC !!

چندین دلیل برای استفاده از پرینتر سه بعدی به جای CNC

خلاصه

با فناوری پرینتر سه بعدی شما می توانید به عنوان تولید کننده، بدون صرف هزینه ها و بدون وقت اضافه برای قالب سازی ، ریخته گری ، تزریق ، بدون انبار کردن محصولات تولیدی و انبارداری و بسیاری از لیست فعالیتهای مدیریت تولید کاهشی که در حال حاضر با این سیستم فعالیت می کنید، محصولات خود را فقط بایک دستگاه تولید کنید. درآمد شما بر اساس تقاضا وایجاد فایل سه بعدی با یک کلیک چند برابر می شود .

Header-difference-1024x604

شرکت Stratasys  غول فناوری پرینتر های سه بعدی صنعتی، پرینتر های سه بعدی بادوام، پایدار و قابل تکرر تولید را در صنعت تولید افزایشی ساخته وبه بازار ارائه کرده است و کارخانجات بزرگ و پیشرویی مانند شرکت هوایی بوئینگ ، شرکت صنایع جنرال موتورز، شرکت تولید لوازم ورزشی       NIKE   دیگر صنایع این دستگاه های بی مانند را در اختیار گرفته اند.
فناوری تولید افزایشی با دقتی که در تولید مستقیم و همزمان ریخته گری تزریقی و آرایه ای از مواد ترموپلاستیک واقعی، به تولیدکنندگان کمک می کند تا به فرصت های بیشتر در بخش های کم مصرف، قطعات تولیدی و اتوماسیون کارخانه بپردازند.

طراحان و مهندسان صنعت ساخت و تولید به منظور بهینه سازی قطعات با اشکال آلی و هندسه های پیچیده، از جمله فضای داخلی توخالی زوایای منفی آزاد فناوری تولید افزایشی و مخصوصا پرینترهای سه بعدی صنعتی تولید نهایی را توصیه می کنند محدودیت های فناوری تولید کاهشی و سنتی  در دنیای پرینتر سه بعدی اعمال نمی شود.
حالا قوانین تولید خود را تنظیم کنند. چاپ سه بعدی قطعاتی سخت را، با ساختن اشیایی به صورت لایه به لایه ایجاد می کند.

 ساخت قطعات از این روش مزایای زیادی نسبت به فنون ساخت سنتی را ارائه می دهد. در حالی که طیف بزرگی از فناوری های چاپ سه بعدی وجود دارد،. چاپ ۳ بعدی شاید هنوز نتواند جایگزین بسیاری از روش های ساخت سنتی شود اما کاربردهای بسیاری هستند که چاپ سه بعدی قادر است یک طرح را به سرعت با دقت بالا از مواد کاربردی تحویل دهد.

فهم مزایای چاپ سه بعدی به طراحان اجازه می دهد تصمیمات بهتری را هنگام انتخاب یک تکنیک ساخت که منجر به تحویل محصول بهینه می شود، بگیرند.  سفارش نمونه ای که معیوب باشد هم هزینه زمانی و هم مالی دارد.

حتی تغییرات کوچک در قالب یا ساخت نیز می تواند تاثیر زیادی بر هزینه بگذارد. امکان تایید یک طرح با چاپ سه بعدی یک نمونه آماده از محصول پیش از سرمایه گذاری روی تجهیزات گران قیمت ساخت (قالب ها یا ابزارها و اتصالات) ریسک را از فرآیند نمونه سازی خارج می کند.

این به ایجاد اطمینان پیش از انجام سرمایه گذاری های بزرگ لازم در سطح تولید انبوه کمک می کند.

  1. ماشینکاری عددی کامپیوتری “CNC” یک تکنولوژی تولید کم هزینه است. بر خلاف پرینتر سه بعدی،

  2. CNC معمولا با تراشیدن یک بلوک جامد از مواد شروع می شود و مواد را برای رسیدن به شکل نهایی مورد نیاز، با استفاده از ابزارهای مختلف چرخشی یا برش های مختلف، حذف می کند
  3. CNC یکی از محبوب ترین ماشینها در فناوری تولید سنتی، برای هر یک از کارهای کوچک،متوسط و حجم بالا  کارایی دارد
  4. همچنین تکرارپذیری عالی، دقت بالا و طیف وسیعی از مواد و پوشش سطحی را ارائه می دهد.
  5. همچنین قطعات بسیار بزرگ و بسیار کوچک را می توانند با دقت بسیار بالایی انجام دهند. با توجه به شکل ابزار برش، گوشه های داخلی همیشه دارای شعاع هستند، اما سطوح خارجی می تواند لبه های تیز داشته باشد و می تواند بسیار نازک باشد.
  6. پرینتر سه بعدی فرایندهای تولید سه بعدی قطعات را با اضافه کردن یک لایه در یک زمان مشخص ایجاد می کند.
  7. Additive Manufacturing یا فرایندهای AM  نیازی به ابزار خاصی ندارند و هزینه های نصب اولیه به حداقل می رسد.
  8. SLS یا FDM برای پلاستیک ها / DMLS /Binder Jettingبرای فلزات است.
  9. فرآیندهای مختلف پرینتر سه بعدی، دقت و ابعاد مختلفی را ارائه می دهند. پرینتر های سه بعدی صنعتی می توانند قطعات با سرعت بسیار خوبی تولید کنند. اگر نیازهای پرداخت کاری پرینت لازم باشد، ابتدا قطعات را توسط پرینتر سه بعدی صنعتی تولید کرده و در قسمت پسا پرینت از ماشینکاری استفاده می کنند.
  10. حداقل ضخامت دیواره ی قطعات تولید شده توسط پرینتر سه بعدی، به اندازه قطر نازل در پرینتر سه بعدی FDM یا اندازه نقطه لیزر در پرینتر سه بعدی SLS محدود می شود. از آنجا که قطعات یک لایه در یک زمان ساخته می شوند، خطوط لایه ها ممکن است قابل مشاهده باشند، مخصوصا در سطوح منحنی، حداکثر اندازه این قسمت نسبتا کوچک است، پردازش فرآیند پرداخت پرینت سه بعدی باید در محیطی محصور و قابل کنترل انجام شود.


تولیدکنندگان با استفاده از دستگاه های بسیار سفارشی و تجهیزات خاص برای اطمینان از کیفیت، بهره وری و ایمنی کارگران تکیه می کنند.
فناوری پرینتر سه بعدی، بهینه سازی و افزایش تولید این ابزارها را افزایش می دهد و باعث بهره وری بیشتر و ارگونومی بهتر خواهد شد.
تولید کنندگان بر روی ابزارهایی نظیر سفارش،بهینه سازی، بهره وری،  نظم و اندازه گیری و معیار،  حفظ کیفیت و بازده تولید متکی می باشند. آنها برای قرار دادن، نگهداری، حفاظت و سازماندهی اجزای و زیر مجموعه در تمام مراحل فرایند تولید استفاده می شوند

ماشین آلات و تجهیزات در فناوری تولید کاهشی و سنتی، معمولا با ماشینکاری فلز، چوب یا پلاستیک ساخته می شوند. هنگامی که این فرآیند در داخل کارخانه انجام می شود، زمان انجام کار و تولید ماشین آلات به علت تداخل و تخصص طولانی می شود.
زمانی که این فرآیند تحت قراردادی به یک پیمانکار خبره سپرده شود هم حداقل چند هفته زمان لازم دارد. اینکه این تجهیزات در کارخانه تولید شوند و یا برون سپاری گردند در نوع طراحی و فناوری ساخت و تولید تفاوتی ایجاد نمی شود و محدودیتهای تولید کاهشی و سنتی، همچنان پابرجاست

CNC

عمدتا برای ماشینکاری فلزات استفاده می شود. همچنین می تواند برای ماشینکاری گرمانرم، اکریلیک، چوب نرم و چوب سخت، مدل سازی فوم ها و موم ماشینکاری استفاده شود.
خواص مکانیکی و حرارتی با رفتار کاملا ایزوتروپیک.
محدودیت های اندازه ای به علت اندازه خالی با استفاده از یک اندازه خالی غیر استاندارد هزینه افزایش می یابد.

پرینتر سه بعدی

 

عمدتا برای فلز و پلیمر استفاده می شود. برخی از فن آوری ها تولید مواد اولیه،  می توانند قطعاتی از سرامیک، موم، شن و کامپوزیت تولید کنند.
تولید و فرآوری. مواد اولیه  پرینتر سه بعدی، موضوع بسیار پیچیده ای می باشد. که در مقالات اختصاصی پایگاه دانش مورد بحث قرار گرفته است.
انواع مختلف مواد اولیه پرینتر سه بعدی با طیف گسترده ای از خواص فیزیکی.
مواد اولیه مورد استفاده در پرینتر سه بعدی مانند TPU و فلزات سنگین می توانند تولید سه بعدی انجام دهند.
ممکن است خواص مکانیکی کمتری نسبت به قطعات CNC داشته باشد، آنها معمولا به طور کامل همگرایی و خواص فیزیکی مشابه ندارندپلاستیک :  نایلون، PLA، ABS، ULTEM، ASA، TPU
فلزات : آلومینیوم، فولاد ضد زنگ، تیتانیوم، طلا، نقره

تعدادی محدودی از قطعات بسیار پیچیده و هندسی خاص وجود دارند که باید در هنگام طراحی مدلسازی آنها برای دستگاه   CNC، توجهات لازم را به عمل آورد.
بعضی از قطعات، هندسه هایی دارند که برای ماشین CNC غیر ممکن است حتی با سیستم هایCNC  ۵ محور.
CNC به عنوان ابزار نمی تواند به تمام سطوح یک جزء دسترسی داشته باشد. اکثر هندسه ها نیاز به چرخش قسمت برای دسترسی به طرفین مختلف دارند.که این چرخشها و تغییر مکان به پردازش کمک می کند اما زمان کار را بالا می برد و در نتیجه با افزایش قیمت رو به رو می شویم.

پرینتر سه بعدی محدودیت هندسی را تقریبا از بین برده است و هر آنچه که قطعات طراحی شده پیچیده باشند پرینتر سه بعدی قادر به انجام آن می باشد. فقط برای ثبات طرح سه بعدی برای تولید نیاز به سازه های پشتیبانی داریم که در اکثر فن آوری های تولید افزایشی مانند FDM یا SLM / DMLS مورد نیاز هستند و  پس از پایان تولید سه بعدی و در مرحله پرداخت  پرینتر سه بعدی ، پردازش می شود.
پلاستیک های آلی شکل پذیر “پودری”، می توانند هندسه های پیچیده را به راحتی با  فرآیندهای همجوشی پودر مبتنی بر پلیمر “SLS” یا  Multi Jet Fusion  “MJF ”  بدون نیاز به سازه های پشتیبانی تولید سه بعدی نمایند ، توانایی ساخت هندسه های بسیار پیچیده یکی از مهمترین نقاط قوت پرینتر سه بعدی می باشد.

محدودیت های تحمیل شده به وسیله ساخت سنتی بر روی چیزی که می تواند تولید شود معمولاً در ساخت فزاینده بی ربط هستند. از آن جایی که قطعات به صورت لایه لایه ساخته می شوند نیازهای طراحی همچون زوایای پیش نویس، قوس ها و دسترسی ابزار در هنگام طراحی قطعاتی که باید چاپ سه بعدی شوند اِعمال نمی شوند.
در حالی که محدودیت هایی در مورد حداقل اندازه ویژگی هایی که می توانند به دقت چاپ شوند وجود دارد، بیشتر محدودیت های ساخت فزاینده حول این شکل می گیرد که چگونه یک چاپ را به صورت بهینه جهت دهی کنیم تا وابستگی با پشتیبان(ساپورت) را کاهش داده و احتمال عدم موفقیت چاپ را کم کنیم. این به طراحان اجازه آزادی بیشتر در طراحی را می دهد و به این معنی است که اشکال هندسی بسیار پیچیده را می توان به راحتی تولید کرد.

طراحی های پیچیده و مشکل را می توان به آسانی با برخی فناوری های چاپ سه بعدی تولید کرد


دستگاه CNC برای مقادیر متوسط تا زیاد کمتر از ۲۵۰ تا ۵۰۰ قسمت و هندسه نسبتا ساده مناسب است.
پرینتر سه بعدی به طور کلی برای مقادیر کم و یا نمونه های یک تیکه و هندسه پیچیده مناسب است با توجه به  سرعتی که فناوری تولید افزایشی در حال رشد می باشد، بعید نیست که به زودی ظعف پرینتر سه بعدی در تعداد بالا هم مرتفع گردد و آن زمان است که دستگاه CNC که به عبارتی سوگلی فناوری تولید سنتی و کاهشی می باشد، باید به آرامی از دنیای صنعت ساخت و تولید خداحافظی کند.

به عنوان یک قاعده کلی، تمام قسمت هایی که می توانند با تلاش محدود از طریق یک فرایند کم هزینه تولید شوند، باید به طور کلی ماشینکاری CNC باشد.
معمولا استفاده از پرینتر سه بعدی در موارد زیر امکان پذیر است:

  1. هنگامی که روش های سنتی قادر به تولید آن قطعه نیستند، برای مثال از نظر هندسی بسیار پیچیده، توپولوژی بهینه سازی شده است.
  2. هنگامی که یک زمان چرخش سریع بسیار مهم است؛ قطعات تولید سه بعدی را می توان درعرض ۲۴ ساعت تحویل داد.
  3. هنگامی که کم هزینه شدن تولید قطعات ضروری باشد؛ برای تولیدات کوچک، پرینتر سه بعدی به طور کل، ارزان تر از CNC می باشد
  4. هنگامی که تعداد کمی از قطعات مشابه مورد نیاز (کمتراز ۱۰) وجود دارد.
  5. هنگامی که مواد مورد نیاز است که به آسانی نمی توان ماشینکاری کرد مانند سوپر الماس فلز یا TPU انعطاف پذیر.
  6. Cnc دقت بالایی را ارائه می دهد و قطعات را با خواص مکانیکی عالی در تمامی ۳ ابعاد اصلی تولید می کند، اما معمولا هزینه های زیادی می گیرد، به خصوص اگر حجم کم باشد.

اگر مقادیر بیشتری مورد نیاز باشد در حدود  صدها یا بیشتر، نه CNC و نه AM ممکن است گزینه رقابتی با هزینه باشد

فن آوری های شکل گیری سنتی، مانند ریخته گری سرمایه گذاری یا قالب گیری تزریقی، به سبب مکانیسم های اقتصادی مقیاس، به طور کلی گزینه اقتصادی ترین هستند

روش ساخت سنتی

پرینترهای ۳ بعدی ساخت را در یک گام بدون نیاز به تعامل در طول فاز ساخت به اتمام می رسانند. در ساخت افزاینده (پرینت سه بعدی) به محض این که طراحی CAD نهایی شد می تواند به چاپگر ۳ بعدی آپلود شود و در یک گام طی چند ساعت چاپ شود.

توانایی تولید یک قطعه در یک گام به شکلی عالی وابستگی به جریان های مختلف ساخت (تراشکاری، جوش، رنگ کاری) را کاهش داده و به طراح کنترلی عالی بر محصول نهایی می دهد.

فرآیند چاپ سه بعدی (قرمز) در مقایسه با فرآیند ساخت سنتی (سیاه)

 

گردش کار ساخت

 

در هنگام قرار دادن یک قطعه در CNC و یا پرینتر سه بعدی چه مسائلی را باید رعایت کنیم.

برای دستگاهCNC ، یک تکنسین اپراتور یا مهندس متخصص باید برای اولین بار انتخاب نوع ابزار ، سرعت اسپیندل، مسیر برش و بخش جایگزینی را در نظر بگیرد. این عوامل به شدت بر کیفیت بخش نهایی و ایجاد زمان تاثیر می گذارد.
فرآیند تولید بسیار فشرده است، زیرا قطعات بسته به بزرگی و کوچکیش باید در دستگاه به صورت دستی نصب شود. و همچنین ابزار سر CNC نیز به صورت دستی نصب می گردد. ماشینکاری، تراش و فرآیند پسا پردازش ، بعد از اتمام کار توسط CNC انجام می شود.

در فناوری تولید افزایشی و یا همان پرینتر سه بعدی ، اپراتور دستگاه ابتدا فایل سه بعدی دیجیتال را تهیه می کند جهت گیری را انتخاب می کند و پشتیبانی می کند و سپس آن را به دستگاه ارسال می کند، جایی که بدون مداخله حداقلی اپراتور کار را شروع می کن و قطعه تمام شده را تحویل می دهد فقط کافیست پس ار تنظیمات دکمه را لمس کنید. هنگامی که تولید توسط پرینتر سه بعدی به اتمام رسید ، قطعه را از آن جدا می کنیم و فضای میز تولید پرینتر سه یعدی را تمیز می کنیم و پس از آن نوبت فرآیند پرداخت پرینتر سه بعدی برای پردازش قطعه فرا می رسد.

 

سرعت

یکی از مزایای اصلی پرینتر سه بعدی سرعتی است که قطعات می توانند در مقایسه با روش های ساخت سنتی تولید شوند. طراحی های پیچیده را می توان از یک مدل CAD آپلود کرده و در طی چند ساعت پرینت ۳ بعدی کرد. مزیت این امر سرعت تایید و توسعه ایده های طراحی است.

در حالی که در گذشته ممکن بود چندین روز یا حتی هفته برای دریافت نمونه زمان صرف کنیم، چاپ سه بعدی یک مدل را طی چند ساعت در دست طراح قرار می دهد. در حالی که چاپگر های ۳ بعدی صنعتی تر زمان بیشتری برای پرینت و پردازش پس از چاپ قطعات صرف می کنند، توانایی تولید قطعات نهایی کاربردی با حجم های کوچک تا متوسط ، مزیت صرفه جویی در زمان عظیمی را در مقایسه با تکنیک های ساخت سنتی فراهم می کند.(معمولاً زمان منجر به مدل سازی تزریقی و قالب سازی می تواند تا چند هفته طول بکشد!)

 

ساخت یک مرحله ای

 

یکی از بزرگترین نگرانی ها برای یک طراح این است که چگونه یک قطعه را به بهینه ترین شکل ممکن بسازد. بیشتر قطعات نیازمند تعداد زیادی از گام های ساخت جهت تولید هستند و ترتیب گام های انجام شده بر کیفیت و ساخت طرح اثر می گذارد.

یک قلاب سفارشی استیل را در نظر بگیرد که به روش های سنتی ساخته می شود. همچون چاپ سه بعدی کار با یک مدل CAD آغاز می شود. زمانی که طراحی نهایی شد، ساخت با برش طولی استیل آغاز می شود. برش های طولی سپس در جای خود محکم می شوند و یکی یکی جوش داده می شوند تا یک قلاب را بسازند. کاری سریع و دقیق باید صورت گیرد تا اطمینان حاصل شود که همه اجزا به درستی قرار گرفته اند. سپس اتصالات با هم چفت می شوند تا پرداخت سطحی خوب را به ما بدهند. بعد سوراخ ها انجام می شوند تا قلاب ها بتوانند به دیوار محکم شوند. در نهایت قلاب ماسه جلا داده می شود، آستر شده و رنگ می شود تا ظاهر آن بهبود یابد.

 

هزینه

 

هزینه ساخت را می توان به سه دسته تقسیم کرد؛ هزینه عملیاتی دستگاه، هزینه مواد اولیه و هزینه نیروی انسانی.

هزینه عملیاتی دستگاه
بیشتر چاپگرهای سه بعدی رومیزی میزان برقی معادل یک رایانه لپتاپ مصرف می کنند. فناوری های ساخت فزاینده صنعتی تر میزان انرژی بالایی را جهت تولید یک قطعه واحد مصرف می کنند اما توانایی تولید اشکال هندسی پیچیده در یک گام منجر به بهینگی بالا و برگشت می شود. هزینه عملیات دستگاه معمولاً کمترین سهم را در کل هزینه ساخت دارد.

هزینه مواد اولیه:
هزینه مواد اولیه برای ساخت فزاینده به شکل قابل توجهی بر اساس فناوری تفاوت می کند. چاپگرهای رومیزی FDM از رشته های فیلامنت استفاده می کنند که هر کیلو از آن حدود ۲۵ دلار هزینه دارد در حالی که چاپ SLA نیازمند رزین است که به قیمتی حدود ۱۵۰ دلار برای هر لیتر فروخته می شود. طیف مواد اولیه موجود برای ساخت فزاینده مقایسه کمّی را با ساخت سنتی را مشکل می کند. پودر نایلون استفاده شده در SLS هزینه ای حدود ۷۰ دلار برای هر کیلوگرم دارد، در حالی که گلوله های نایلونی قابل مقایسه با آن که در قالب گیری تزریقی استفاده می شود را می توان با قیمت کمی حدود ۲ تا ۵ دلار برای هر کیلو خرید. هزینه های مواد اولیه نقش بیشتری در هزینه تولید قطعات در تولید فزاینده دارند.

هزینه های نیروی انسانی:
یکی از مزایای اصلی چاپ سه بعدی هزینه نیروی انسانی است. جدای از پردازش پس از چاپ، بیشتر چاپگرهای سه بعدی تنها نیازمند یک اپراتور برای فشار یک دکمه هستند. سپس ماشین یک فرآیند کاملاً خودکار را برای ساخت قطعه دنبال می کند. در مقایسه با ساخت سنتی که مکانیک های با مهارت بالا و اپراتورهای متعدد مورد نیاز است، هزینه نیروی انسانی برای چاپگرهای سه بعدی تقریباً صفر است..

سفارش نمونه ای که معیوب باشد هم هزینه زمانی و هم مالی دارد. حتی تغییرات کوچک در قالب یا ساخت نیز می تواند تاثیر زیادی بر هزینه بگذارد. امکان تایید یک طرح با چاپ یک نمونه آماده از محصول پیش از سرمایه گذاری روی تجهیزات گران قیمت ساخت (قالب ها یا ابزارها و اتصالات) ریسک را از فرآیند نمونه سازی خارج می کند. این به ایجاد اطمینان پیش از انجام سرمایه گذاری های بزرگ لازم در سطح تولید انبوه کمک می کند.

نه تنها چاپ سه بعدی اجازه آزادی طراحی بیشتر را می دهد بلکه اجازه سفارشی سازی کامل طراحی را نیز به ما می دهد. از آن جا که ساخت فزاینده حول ساخت یک قطعه واحد در یک زمان شکل گرفته است کاملاً مناسب تولیدات مقطعی و یکباره است. این مفهوم به وسیله صنایع پزشکی و دندان پزشکی برای ساخت پروتزهای سفارشی، ایمپلنت ها و وسیله های کمک دندانپزشکی به کار گرفته شده است. از نگاه وسایل ورزشی سطح بالا این فناوری کاملا مناسب این است که برای یک ورزشکار عینک های دودی کاملاً سفارشی و لوازم مد روز را با ساخت فزاینده بسازیم که ساخت تکی و سفارشی قطعات را بسیار مقرون به صرفه می کند.

در حالی که ساخت فزاینده بیش از ۳۰ سال است که وجود دارد بیشتر رشد آن در ۵ سال اخیر رخ داده است. این منجر به ورود تعداد زیادی پرینتر سه بعدی به این صنعت شده است که دسترسی به فناوری های چاپ فزاینده را برای طراحان آسان کرده است. تنها در سال ۲۰۱۵ بیش از ۲۷۸۰۰۰ چاپگر ساخت فزاینده با قیمتی زیر ۵۰۰۰ دلار فروخته شده است و تعداد چاپگرهای فروخته شده در سه سال اخیر هر ساله ۲ برابر شده است. چیزی که در ابتدا تنها یکی فناوری نوین جهت بخش کوچکی از صنعت ساخت بود در حال حاضر به سرعت در دسترس قرار گرفته و روشی قابل رقابت از نظر هزینه و تولید قطعات استفاده شده در طیف بزرگی از صنایع است.

روش های ساخت کاهشی همچون فرزکاری CNC یا تراشکاری مقدار قابل توجهی از مواد اولیه را از بلوک اصلی حذف می کند که باعث اتلاف مقدار زیادی از مواد اولیه می شود. روش های ساخت فزاینده به طور کلی تنها از مواد اولیه مورد نیاز جهت ساخت یک قطعه استفاده می کنند. بیشتر فرآیندها از مواد اولیه ای استفاده می کنند که قابل استفاده مجدد برای بیش از یک بار ساخت است که باعث می شود فرآیندهای ساخت فزاینده مقدار اتلاف بسیار کمی داشته باشد

۶۵۸
تعداد بازدید هفته پیش
توصیه تیم پرینتر سه بعدی ۹۸ به شما
۹٫۲/۱۰