نقطه صفرم پیکولبز: نگاه به تولید از فراز ابرها
هدف از انتشار این مقاله بیشتر این است که در نهایت به مفهوم درستی از تولید یک محصول فیزیکی برسیم. البته در همین ابتدا باید گفت هدف ما توسعه همه محصولات ملموس و ناملموس دور و برمان است اما فرض را بر این می گذاریم که چشم بیشتر از محصولات مجازی بیشتر محصولاتی را می بیند که از کنار آنها رد می شویم. از دیگ و کاسه خانه مادربزرگ گرفته تا ماشین های سوپرپیشرفته ای که همه و همه حاصل تفکرات چیزیست که نامش “انسان” است! این شاید بهترین ایده برای شروع مقالات پیکولبز باشد.
حتی انسان نخستینی که با سنگ محصولات خود را می ساخت، می دانست روزی می رسد که نوادگانش به راه حل بکر و روش‌های نوآورانه‌تری برای ساخت و خلق اشیاء می‌رسند. از ماشین های تراش اولیه تا فرز ها و ماشین های سی ان سی و فناوری پیشرفته لیزری. همه و همه تاریخچه ای بودند تا در نهایت باعث شد تا صنعت به این مرحله از تکنولوژی و پیشرفت برسد!
شاید بد نباشد از همین ابتدا یک بار برای همیشه بهترین دسته بندی را برای انواع روش تولید محصولات مختلف ارائه کنیم. بیشتر ما فرآیندهای تولید را براساس تجهیزات استفاده شده می شناسیم اما خود تولید نیز به معنای گسترده‌تر با روشی که تولید انجام می‌شود شناخته می‌شود. تولید یک محصول می تواند توسط مجموعه‌ای متنوع از ماشین‌ها و ابزارها انجام شود. منتهی اگر بخواهیم همه این هارا در یک دسته بندی کامل ارائه دهیم، به سه مفهوم تولید افزایشی، کاهشی و شکل گیرنده خواهیم رسید.
تولید افزایشی چیست؟
تصور کنید یک هنرمند در حال نقاشی یک خرس روی یک تابلو باشد. چه فرآیندی برای ساخت تصویر خرس استفاده می‌شود؟ درست است. مرحله به مرحله رنگ به تابلو اضافه می‌شود تا شکل خرس ساخته شود. در واقع، انواع مختلفی از رنگ به یکدیگر اضافه می‌شوند تا حالت اجزا و ویژگی‌های مختلف خرس را ایجاد کنند. بنابراین نقاشی یک فرآیند تولید “افزایشی” در خلق هنر است.
اگر سر این نخ را گرفته و دنبال کنیم در نهایت به دنیای عجیب و جذابی به اسم پرینت سه بعدی خواهیم رسید. این صنعت شاید همان نقطه ای است که تمامی ابتکارات بشر را در راستای تولید محصولاتی بهینه تر به واقعیت تبدیل می کند. البته نه اینکه این پایان ماجرا باشد که تازه شروعیست برای ماجراجویی صنعتی که تشنه تولیدات عجیب¬تر و بهتر است!
فناوری پرینترهای سه بعدی بی¬شک از ابتکارهای مهم در دنیای معاصر است که به تازگی در حوزه تولید به کار گرفته شده است. البته واژه “تازه” شاید به تازگی یک ماهی که در دنیای معمولی به قلاب می افتد نباشد منتهی اگر ماهی را محصول و رودخانه را صنعت در نظر بگیریم، بی شک پرینت سه بعدی بحث داغ این روزهای تولیدکنندگان است. این تکنولوژی به افراد و شرکت‌ها این امکان را می‌دهد که محصولات سه بعدی با استفاده از مواد مختلف ایجاد کنند. این توانمندی نه تنها سرعت و کارایی تولید را افزایش می‌دهد، بلکه به طراحان و مهندسان اجازه می‌دهد تا نمونه هایی با پیچیدگی‌های بالاو در زمان کمتر ایجاد کنند.
چاپ یا پرینت سه‌بعدی یک فرآیند افزودنی در تولید است. به همین دلیل به عنوان تولید افزایشی شناخته می‌شود. در این روش مواد لایه به لایه ساخته می‌شوند تا قطعه کامل ساخته شود. برخی از تکنولوژی های ساخت افزایشی از مواد مذاب استفاده و برخی از مواد به شکل پودر و حالات دیگر استفاده می کنند. انواع مختلفی از مواد، شامل پلاستیک و فلز، برای ارائه ویژگی‌های منحصر به فرد مورد نیاز برای تأمین نیازهای عادی و مهندسی قطعات در دسترس هستند.
مزایای تولید افزودنی نسبت به دیگر فرآیندها شامل سرعت، هزینه نیروی کار کم، امکان سفارشی‌سازی و قابلیت ایجاد طراحی‌های هندسی بسیار پیچیده است. البته همانطور که هیچ چیز در جهان بی عیب نیست، پرینت سه بعدی هم معایبی شامل هزینه کمتر رقابتی تولید در حجم بالا و دقت و تحمل محدود قطعات دارد.
تولید کاهشی چیست؟
حالا تصور کنید همین هنرمند، نجار باشد. چگونه باید یک خرس چوبی بسازد؟ قاعدتا ابتدا با یک تنه یا تخته چوب شروع می‌کند. سپس از ابزاری استفاده می‌کند که چوب را بتراشد یا به اصطلاحی آنقدر “کاهش” دهد تا شکل خرس را به‌دست بیاورد. این همان تولید کاهشی است؟
ماشینکاری سی ان سی (CNC) متدوال ترین فرآیند از تولید کاهشی است. در این روش محصول ابتدا به عنوان یک توده ای از مواد اولیه، ماجراجویی خود را آغاز می کند و سپس با فرزکاری تا آنجایی تراش می خورد تا به نهایی ترین شکل خود برسد.
البته که نمی خواهیم در این مقاله در سطح سخت و پیچیده ای صحبت کنیم بنابراین توضیحات مخصوص دستگاه های CNC را به مقاله ای دیگر موکول می کنیم.
یکی از مزایای ماشینکاری CNC قیمت رقابتی تولید قطعات در حجمی از چند صد عدد می‌باشد. تولید قطعه یکسان در بارهای تکرار شده دقت یکسان و تحمل‌های حساس نیز به دست می‌آید.
معایب آن نیز شامل هزینه نیروی کار مرتبط با فرآیند تنظیم یا تغییر موقعیت قطعات هستند. توانایی ماشینکار ماهر و اپراتورها مورد نیاز است. همچنین باید برای مقدار مواد مورد نیاز برای شروع فرآیند پرداخت کرد، نه مقدار مواد باقی‌مانده پس از اتمام قطعه. پیچیدگی طراحی قطعه نیز محدود است
تولید شکل گیرنده چیست؟
حالا تصور کنید یک شرکت اسباب بازی می‌خواهد مجموعه‌ای از حیوانات جنگل کوچک را برای کودکان تولید کند. حجم بالایی از عروسک‌های خرس مورد نیاز است پس نمی توان آنهارا یکی یکی تراش داد یا لایه لایه با پرینتر سه بعدی ساخت. منظورمان از این حجم بالا یک تیراژ حداقل هزار عددیست. در اینجاست که بهترین راه حل تولید با روش شکل پذیرنده یا Formative خواهد بود. یک قالب با طراحی منفی خرس با پلاستیک مذاب پر می‌شود. پس از سرد شدن، قالب باز می‌شود و عروسک خرس خارج می‌شود. منظورمان از طراحی منفی همان مفهوم نری و مادگیست که ساده ترین مثال آن پیچ و مهره است. البته شاید برای ملموس شدن این ماجرا لازم باشد از شما بخواهم که قالب ژله ای را در نظر بگیرید که یک ژله خرسی از آن بیرون بیاید. خود خرس بخش نری و قالب همان طراحی منفی یا مادگی خواهد بود.
تزریق مواد یک روش برای تولید کالاها با استفاده از فرآیند شکل گیرنده است. یک قالب به شکل قطعه مورد نیاز تهیه می‌شود. پلاستیک ذوبی به داخل حفره قالب فشار داده می‌شود. مواد سرد شده و سخت می‌شود و شکل طراحی قالب را به خود می‌گیرد. سپس قطعه تازه تشکیل‌شده بیرون می‌آید و قالب مجدداً پر می‌شود.
یکی از مزایای اصلی تزریق مواد امکان تولید هزاران قطعه یکسان با هزینه کم به ازای هر واحد است. معایب تزریق مواد شامل زمان مورد نیاز و هزینه تهیه قالب است. قالب‌ها می‌توانند با توجه به پیچیدگی قطعه قیمت بالایی داشته باشند. این باعث می‌شود تولید یک یا چند قطعه بسیار گران‌قیمت باشد. که در اینجا باید از همان پرینت سه بعدی یا دستگاه های سی ان سی استفاده کرد. البته لازم به ذکر است که قالب ها در این روش خود حاصل روش کاهشی و افزایشی هستند منتهی به دلیل روش ساخت متفاوت آن هارا در دسته بندی جداگانه ای قرار داده ایم.
ختم کلام
قطعا زیاده گویی در اولین مقاله بلاگ پیکولبز را جایز ندانستیم و قصد داریم با همراهی شما در آینده مباحث جالبی را ارائه کنیم که بتواند شما را در مسیر تولید و یا تجارتتان کمک کند. در ادامه مسیر به توضیح هر یک از روش های تولید اعم از پرینتر های سه بعدی و صنعت چاپ سه بعدی و راهکارها و ایده های مطرح شده در این صنعت خواهیم پرداخت. مفاهیم اصلی تولید را بررسی خواهیم کرد و نقش هر یک از سه روش ارائه شده در این مقاله را بررسی خواهیم نمود.