چاپگر سهبعدی فیبر کربنی با سرعت ۱۵ برابر، تولید انبوه قطعات پهپاد و هواپیما را هدف گرفت
چاپ سهبعدی سالهاست به عنوان روشی سریع برای ساخت نمونههای اولیه مورد استفاده قرار میگیرد، اما استفاده از این فناوری برای تولید انبوه قطعات همچنان با محدودیتهایی روبهرو است. سرعت پایین، هزینه تولید، محدودیت در مواد اولیه و کیفیت برخی قطعات باعث شده روشهایی مانند ماشینکاری و قالبگیری در بسیاری از کارخانهها همچنان انتخاب اصلی باشند.
به گزارش تجارت نیوز، شرکت آمریکایی ایمپاسیبل آبجکتس که در ایالت ایلینوی فعالیت میکند، حالا میخواهد این شرایط را تغییر دهد. این شرکت با جذب ۴۰ میلیون دلار سرمایه جدید قصد دارد تولید چاپگرهای سهبعدی صنعتی خود را افزایش دهد و آنها را در اختیار مشتریان بیشتری در صنایع هوافضا، دفاعی و تولید پیشرفته قرار دهد.
این دور سرمایهگذاری به رهبری شرکت سرمایهگذاری اینفلیکشن اکوئیتی انجام شده است. منابع مالی جدید قرار است برای افزایش ظرفیت تولید، نصب دستگاهها در کارخانههای بیشتر و گسترش خدمات فنی و تجاری شرکت استفاده شود.
فناوری اصلی این شرکت بر پایه تولید قطعات کامپوزیتی با استفاده از فیبر کربن است؛ موادی که به دلیل وزن کم و استحکام بالا، در ساخت هواپیما، پهپاد و دیگر تجهیزات پیشرفته کاربرد گستردهای دارند.
ساخت قطعات بدون قالب و ابزار گرانقیمت
یکی از مهمترین مزیتهای این فناوری، امکان ساخت قطعات بدون نیاز به قالبهای اختصاصی است. در روشهای سنتی، تولید یک قطعه جدید معمولاً به طراحی و ساخت قالب یا ابزار مخصوص نیاز دارد؛ فرآیندی که میتواند هزینه و زمان قابل توجهی به پروژه اضافه کند.
در چاپ سهبعدی، طراحی قطعه مستقیماً به دستگاه منتقل میشود و تولید میتواند بدون ساخت قالب جدید انجام شود. این ویژگی بهخصوص برای صنایعی اهمیت دارد که با قطعات پیچیده یا تیراژهای محدود و متوسط سر و کار دارند.
شرکت ایمپاسیبل آبجکتس میگوید فناوری تولید کامپوزیتی آن میتواند قطعاتی بسازد که پیش از این بیشتر با روشهای مرسوم تولید میشدند. به این ترتیب، هدف تنها ساخت نمونه اولیه نیست، بلکه استفاده از چاپ سهبعدی برای تولید قطعات نهایی و قابل استفاده در محصولات واقعی است.
رابرت سوارتز، بنیانگذار و رئیس این شرکت، معتقد است روش جدید میتواند شیوه تولید قطعات را تغییر دهد و تولید افزایشی را از مرحله نمونهسازی به سطح تولید صنعتی برساند.
سرعت چاپ به ۲۵ لایه در دقیقه میرسد
مهمترین ویژگی چاپگر جدید این شرکت، سرعت بالای آن است. طبق اعلام سازنده، دستگاه سیبیایام ۲۵ میتواند در هر دقیقه ۲۵ لایه از قطعه را چاپ کند.
این شرکت مدعی است سرعت دستگاه حدود ۱۵ برابر بیشتر از فناوریهای رقیب است. چنین اختلافی در سرعت، در صورت اثبات در محیط واقعی کارخانه، میتواند اهمیت زیادی داشته باشد؛ زیرا یکی از بزرگترین مشکلات چاپ سهبعدی برای تولید انبوه، زمان مورد نیاز برای ساخت هر قطعه است.
برای مثال، اگر یک قطعه پیچیده با روش چاپ سهبعدی معمولی به زمان زیادی برای تولید نیاز داشته باشد، افزایش قابل توجه سرعت میتواند استفاده از آن را در خطوط تولید اقتصادیتر کند.
البته سرعت بالاتر به تنهایی برای موفقیت یک فناوری کافی نیست و هزینه مواد، مصرف انرژی، کیفیت سطح، دقت ابعادی و دوام قطعه نیز باید با نیازهای کارخانهها مطابقت داشته باشد.
قطعات فیبر کربنی با استحکام ۲۰۰ مگاپاسکال
ایمپاسیبل آبجکتس علاوه بر سرعت، روی استحکام قطعات تولیدشده نیز تمرکز کرده است. طبق اعلام این شرکت، فرآیند تولید آن میتواند قطعات کامپوزیتی با استحکام حداکثر ۲۰۰ مگاپاسکال تولید کند.
این شرکت میگوید این میزان استحکام در برخی شرایط تا چهار برابر بیشتر از قطعات تولیدشده با فناوریهای رقیب است.
اهمیت این موضوع برای صنایع هوافضا و دفاعی بسیار زیاد است. در ساخت هواپیما و پهپاد، قطعات باید هم سبک باشند و هم بتوانند فشار و نیروهای واردشده هنگام پرواز را تحمل کنند. فیبر کربن به دلیل نسبت بالای استحکام به وزن، یکی از مواد مهم در این حوزه محسوب میشود.
ترکیب این ماده با چاپ سهبعدی میتواند امکان ساخت قطعات پیچیدهای را فراهم کند که تولید آنها با روشهای سنتی دشوارتر یا پرهزینهتر است.
مشکل تاب برداشتن قطعات نیز کاهش پیدا میکند
یکی از مشکلات شناختهشده در برخی روشهای چاپ سهبعدی، تغییر شکل قطعه هنگام سرد شدن یا پس از پایان فرآیند تولید است. این پدیده میتواند باعث شود ابعاد قطعه با اندازه موردنظر تفاوت داشته باشد.
شرکت سازنده میگوید فناوری مورد استفاده در دستگاه جدید، انقباض و تاببرداشتن قطعات را کاهش میدهد. این ویژگی برای قطعاتی که باید با دقت بالا در کنار سایر اجزای هواپیما یا پهپاد قرار بگیرند، اهمیت زیادی دارد.
هرچه دقت تولید بالاتر باشد، نیاز به عملیات اصلاحی و ماشینکاری پس از چاپ نیز کمتر خواهد شد و در نتیجه زمان آمادهسازی قطعه کاهش پیدا میکند.
نخستین سفارشها از سال ۲۰۲۵ ثبت شدهاند
دستگاه جدید نخستین بار در اوایل سال ۲۰۲۵ معرفی شد و از آن زمان تاکنون، شرکت ایمپاسیبل آبجکتس اعلام کرده است که پنج سفارش دریافت کرده و تحویل دستگاهها به مشتریان و مراکز تحقیقاتی را آغاز کرده است.
در میان سازمانهای استفادهکننده یا سفارشدهنده این فناوری، نام نیروی هوایی آمریکا، مؤسسه ملی تحقیقات هوانوردی، مرکز نوآوری تولید اورگان و مؤسسه فناوری روچستر دیده میشود.
حضور مراکز فعال در حوزه هوافضا و تحقیقات تولید میتواند فرصت مهمی برای آزمایش این فناوری در شرایط واقعی فراهم کند. اگر دستگاه بتواند در چنین محیطهایی عملکرد مورد انتظار را نشان دهد، احتمال استفاده گستردهتر آن در کارخانههای صنعتی افزایش خواهد یافت.
هدفگذاری برای تولید ۱۰ هزار بدنه پهپاد در ماه
یکی از مهمترین کاربردهای مورد نظر این فناوری، ساخت قطعات پهپاد است. ایمپاسیبل آبجکتس اعلام کرده است که این فناوری در زرادخانه راک آیلند ارتش آمریکا میتواند امکان تولید حداکثر ۱۰ هزار بدنه پهپاد در ماه را فراهم کند.
این ظرفیت در صورت تحقق کامل، معادل حدود ۱۲۰ هزار بدنه در سال خواهد بود. البته این رقم به عنوان ظرفیت بالقوه اعلام شده و به معنی تولید واقعی و مستمر چنین تعداد قطعهای در حال حاضر نیست.
چنین مدلی از تولید میتواند برای بخش دفاعی اهمیت زیادی داشته باشد. به جای آنکه تمام قطعات در کارخانههای بزرگ و متمرکز ساخته شوند، چاپگرهای سهبعدی میتوانند در مکانهای مختلف مستقر شوند و قطعات مورد نیاز را نزدیکتر به محل مصرف تولید کنند.
این روش همچنین امکان تغییر سریع طراحی را فراهم میکند. اگر شکل یا اندازه یک قطعه تغییر کند، در بسیاری از موارد نیازی به ساخت قالب جدید نیست و فایل طراحی میتواند مستقیماً به دستگاه منتقل شود.
۲۰ میلیون دلار حمایت دولتی از این فناوری
ایمپاسیبل آبجکتس تاکنون علاوه بر سرمایهگذاری خصوصی، از حمایت مالی دولت آمریکا نیز برخوردار شده است. این شرکت اعلام کرده که مجموع قراردادها و حمایتهای دولتی دریافتشده از سوی آن به ۲۰ میلیون دلار رسیده است.
این حمایتها نشاندهنده توجه دولت آمریکا به توسعه روشهای جدید تولید قطعات برای صنایع هوافضا و دفاعی است. کاهش وابستگی به زنجیرههای تأمین خارجی و امکان تولید سریع قطعات در داخل کشور از جمله عواملی است که میتواند چنین فناوریهایی را برای بخش دفاعی جذاب کند.
با اضافه شدن سرمایه جدید ۴۰ میلیون دلاری، شرکت منابع بیشتری برای افزایش ظرفیت تولید و توسعه بازار خود در اختیار خواهد داشت.
کاربردهای گستردهتر در صنعت هوافضا
برنامه ایمپاسیبل آبجکتس تنها به ساخت بدنه پهپاد محدود نمیشود. این شرکت روی کاربردهایی مانند ساخت سازههای سبک بال و بدنه هواپیما، قطعات مربوط به سیمکشی و دیگر اجزای کامپوزیتی نیز کار میکند.
در چنین کاربردهایی، کاهش وزن میتواند اهمیت زیادی داشته باشد. هر کیلوگرم کاهش وزن در یک وسیله پرنده میتواند بر میزان مصرف انرژی، ظرفیت حمل بار و عملکرد کلی آن تأثیر بگذارد.
از طرف دیگر، امکان تولید سریع قطعات پیچیده میتواند زمان توسعه محصولات جدید را کاهش دهد. این موضوع برای شرکتهایی که در بازار رقابتی هوافضا فعالیت میکنند، اهمیت زیادی دارد.
سرمایه جدید چه تغییری ایجاد میکند؟
هدف اصلی شرکت از جذب ۴۰ میلیون دلار سرمایه، افزایش تعداد دستگاههای تولیدشده و نصب آنها در مراکز صنعتی بیشتر است. این شرکت همچنین قصد دارد تیمهای فنی و خدمات پس از فروش خود را توسعه دهد تا بتواند از مشتریان بیشتری پشتیبانی کند.
این مرحله برای یک فناوری تولیدی اهمیت زیادی دارد. فروش چند دستگاه و موفقیت آنها در محیط آزمایشگاهی یک موضوع است و ایجاد یک شبکه صنعتی شامل تعداد زیادی دستگاه فعال، تأمین مواد، خدمات فنی و مشتریان دائمی موضوعی کاملاً متفاوت.
اگر ایمپاسیبل آبجکتس بتواند ظرفیت تولید خود را افزایش دهد و عملکرد دستگاهها در کارخانههای واقعی مطابق وعدههای اعلامشده باشد، این فناوری میتواند سهم بیشتری از بازار تولید قطعات کامپوزیتی را به خود اختصاص دهد.
آیا چاپ سهبعدی جایگزین روشهای سنتی میشود؟
در حال حاضر نمیتوان گفت چاپ سهبعدی بهطور کامل جایگزین روشهایی مانند ماشینکاری یا قالبگیری خواهد شد. هر روش تولیدی مزایا و محدودیتهای خاص خود را دارد و انتخاب آنها به نوع قطعه، تعداد مورد نیاز، هزینه و سرعت تولید بستگی دارد.
با این حال، فناوریهایی مانند سیبیایام ۲۵ میتوانند محدوده استفاده از چاپ سهبعدی را گسترش دهند. اگر قطعات فیبر کربنی با استحکام بالا، سرعت زیاد و بدون قالبهای اختصاصی تولید شوند، این فناوری برای تولید قطعات پیچیده و کمتیراژ یا متوسط میتواند مزیت قابل توجهی داشته باشد.
در صنایع هوافضا و دفاعی نیز انعطافپذیری، سرعت و استقلال از زنجیره تأمین اهمیت بالایی دارد. به همین دلیل، چاپگرهای سهبعدی صنعتی میتوانند در سالهای آینده به یکی از ابزارهای مهم تولید قطعات هواپیما و پهپاد تبدیل شوند.
سرمایهگذاری ۴۰ میلیون دلاری در ایمپاسیبل آبجکتس نشان میدهد چاپ سهبعدی کامپوزیتی در حال نزدیک شدن به مرحله استفاده گستردهتر در تولید صنعتی است. چاپگر سیبیایام ۲۵ با سرعت اعلامشده ۲۵ لایه در دقیقه، ادعای سرعت ۱۵ برابر بیشتر از رقبا و امکان تولید قطعاتی با استحکام حداکثر ۲۰۰ مگاپاسکال، برای ساخت قطعات سبک و مقاوم طراحی شده است.
این فناوری تاکنون پنج سفارش دریافت کرده و سازمانهایی در حوزه هوافضا و تحقیقات تولید از آن استفاده کردهاند. در بخش دفاعی نیز ظرفیت بالقوه تولید ۱۰ هزار بدنه پهپاد در ماه، یکی از مهمترین کاربردهایی است که برای آن مطرح شده است.
حمایت دولتی به ارزش ۲۰ میلیون دلار و سرمایه جدید ۴۰ میلیون دلاری نیز به شرکت کمک میکند تولید دستگاههای خود را افزایش دهد و وارد بازارهای صنعتی بیشتری شود.
اگر ادعاهای مربوط به سرعت و استحکام این چاپگر در مقیاس واقعی کارخانهها اثبات شود، فناوری چاپ سهبعدی فیبر کربنی میتواند فراتر از ساخت نمونههای اولیه حرکت کند و به یکی از روشهای قابل اتکا برای تولید قطعات هواپیما، پهپاد و دیگر تجهیزات پیشرفته تبدیل شود.