مزایا و معایب استفاده از پرینتر سه بعدی
پرینتر سه بعدی همانطور که از نامش پیداست میتواند جسم سه بعدی بسازد و این باعث شده است که در کل دنیا بسیار معروف شود، مزایای زیادی در پرینت سه بعدی نسبت به ماشین های سنتی و قالب های تزریق وجود دارد با این وجود مانند هر روش تولید دیگر، پرینت سه بعدی معایبی هم دارد .
بنابراین مهم است که تمامی جوانب را برای قطعه موردنظر خود در نظر بگیرید که تعیین کننده روش پرینت سه بعدی یا روش های تولید سنتی باشد.
مزایا:
قابلیت سفارش و آزادی در طراحی:
مزیت عمده در پرینت سه بعدی این است که فقط با یک ماده اولیه، یک طرح اولیه و یک پرینتر سه بعدی می توان هر طرحی را هر چقدر پیچیده باشد پرینت نمود.
پرینت سه بعدی قادر به تولید و ساخت اشکال هندسی پیچیده ای می باشد که ماشین آلات و تزریق قالب قادر به ساخت آن نمی باشد و اگر هم باشند بسیار سخت است. اغلب اشکال هندسی پیچیده نمیتوانند با روش های سنتی ساخته شوند چرا که بعضی از قسمت ها غیر قابل ساخت و یا قابل جداکردن از قالب نمی باشد. با پرینت سه بعدی از فرآیند و موادی استفاده می شوند که ساخت هر نوع هندسی را امکانپدیر می سازد. بنابراین شما این امکان را دارید که یک نمونه مونتاژ را با یک شی پرینت شده از پرینتر سه بعدی چایگزین نمایید.
نمونه سازی اولیه و افزایش بهره وری:
پرینت سه بعدی، امکان تولید سریع با تعداد زیاد نمونه های اولیه یا یک نسخه در مقیاس کوچکتر از شی واقعی در مدت زمان کمتر از روش های معمول را فراهم می کند. همچنین توسط پرینت سه بعدی، نمونه های اولیه یک طرح در عرض چند ساعت تولید می شود، بنابراین فرآیند طراحی بسیار با سرعت انجام می شود. همچنین با هر اصلاح طرح، نمونه اولیه به سرعت و با هزینه کمتری نسبت به فرآیند گران و طولانی ماشینکاری ساخته می شود.
این امر به طراحان کمک می کند تا نمونه های اولیه خود را برای هر نقص طراحی که ممکن است بر کیفیت محصول تاثیر بگذارد بهبود بخشند.
کاهش هزینه:
هزینه اولیه راه اندازی تجهیزات و تسهیلات پرینت سه بعدی قطعا زیاد است با این حال در مقایسه با هزینه های کارگری و هزینه های تولید در روش های مرسوم سنتی بسیار ارزانتر است. همچنین هزینه تولید محصولات با مقیاس کوچک و انبوه با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی در مقایسه با روش های سنتی تقریبا برابر است. در حالیکه کل هزینه یک پروژه پرینت سه بعدی، به فاکتورهای زیادی بستگی دارد اما پرینت سه بعدی به طور کلی بسیار مقرون به صرفه می باشد. در حالیکه تمام کاری که با یک پرینتر سه بعدی بدون صرف زمان و انرژی اضافی انجام می شود باید در چند مرحله و با چند دستگاه ماشینکاری انجام گیرد.
حذف انبار کردن:
در روش سنتی در مسیر تولید، قطعات اضافی ای ساخته میشوند که شاید در نهایت مورد استفاده قرار بگیرند اما در اینجا مشکل انبار کردن پیش می آید. در فن آوری پرینت سه بعدی، محصولات در زمانی که مورد نیاز می باشند تولید می شوند بنابراین محصولات اضافی حذف می گردند و هزینه انبار کردن نیز از بین میرود.
فرصت های شغلی:
استفاده گسترده از تکنولوژی پرینت سه بعدی قطعا تقاضا برای مهندسین و متخصصین که این پرینترها را طراحی و تولید می کنند افزایش می دهد. بنابراین تکنسین هایی که در عیب یابی و پشتیبانی مهارت دارند و طراحانی که پرینترها را طراحی می کنند و مشاغل بیشتری ایجاد خواهد شد.
پزشکی:
با پیشرفت تکنولوژی اعضای قابل تنظیم بدن می توانند تولید شوند که این علم چاپ زیستی نامیده میشود. با اینکه این فناوری آزمایشی می باشد اما پتانسیل بسیار بالایی دارد.
مقرون به صرفه بودن:
بر خلاف روش های ساخت سنتی که یک اپراتور باید نزدیک دستگاه جهت جداسازی و یا انتقال قطعات به ماشین دیگر باشد، پرینتر سه بعدی می تواند برای پرینت تنظیم شود و ساعت ها به حال خود رها شود تا فرآیند ساخت قطعه تمام شود.این امر می تواند هزینه کارگری را کاهش دهد زیرا یک اپراتور می تواند بدون نظارت مداوم پرینترها را سرکشی کند. درنتیحه در حالیکه پرینترهای سه بعدی گران قیمت هستند اما نیازی نیست که هر فرد یک پرینتر سه بعدی تهیه نماید بلکه با سفارش پروژه پرینت سه بعدی خود به یک شرکت خدمات پرینت سه بعدی می توان اطمینان حاصل کنید که پروژه شما توسط مهندسان و متخصصان حرفه ای و در محدوده بودجه شما انجام میشود.
پرینت بر اساس تقاضا:
انبار کردن تعداد زیاد از یک قطعه می تواند فضای بسیار زیادی را اشغال کند. خصوصا اگر از آن قطعه به صورت زیاد و مرتب استفاده نکنید. برای جلوگیری از انبارکردن زیاد و پرهزینه، پرینت سه بعدی ساخت بر اساس تقاضا را فراهم می سازد. ساخت بر اساس تقاضا از روش مدیریت just in time پیروی می کند . بنابراین به جای تولید انبوه، فضا و دارایی های مالی را آزاد می کند. طرخ های پرینت سه یعدی به صورت فایل های CAD و STLذخیره می شوند، بنابراین می توان یک کتابخانه مجازی از کلیه طرح ها آماده کرد و انها را فقط در صورت نیاز و همچنین در اندازه دلخواه و مورد نیاز خود جاپ کرد. بعلاوه چون در ابزار و انبار سرمایه گذاری نکرده اید می توانید تقریبا بدون هیچ هزینه ای طرح خود را تغییر دهید. با این کار شما از قطعات معیوب و یا منسوخ نجات می یابید.
قطعات قوی تر و سبک تر:
ماده اولیه پرینت سه بعدی پلاستیک می باشد که ممکن است در وهله اول ازاستیل و آلومینیوم نامرغوب تر به نظر برسد. با این وجود استفاده از پلاستیک به جای فلز دارای مزایای زیادی است این قطعات پلاستیکی بسیار سبک تر از نمونه های فلزی خود هستند. بسیاری از سازندگان اتومبیل به استفاده از پرینت سه بعدی برای ساخت قطعات اتومبیل روی آورده اند که باعث سبکی اتومبیل و در نتیجه کم شدن مصرف سوخت می شود. در بیشتر موارد پلاستیک می تواند جایگزین خوبی برای فلز باشد و همان حد انتظار و ایده آل را برای قطعه فراهم آورد. بنابراین بهتر است قطعه خود را بررسی کنید که آیا نیاز دارید دوباره آن را از فلز بسازید.
کاهش ضایعات:
پرینت سه بعدی یک فرآیند ساخت افزودنی می باشد، به این معنی که فقط از مواد مورد نیاز برای تولید قطعه استفاده می شود، برخلاف روش ماشینکاری که بسیاری از قطعات غیرقابل بازیافت را برای ساخت قطعه مورد نظر برش و هدر می دهد. پرینت سه بعدی ضایعات کمتری را تولید می کند بنابراین هزینه تولید کاهش می یابد زیرا که شما فقط برای موادی که نیاز دارید هزینه پرداخت میکنید.
سرعت:
پرینت سه بعدی می تواند قطعات را بسته به اندازه و پیچیدگی فقط در عرض چند ساعت تولید کند. به جای اینکه منتظر اتمام کار ماشین کاری قطعه و یا جداکردن قطعه از قالب تزریقی باشید، با استفاده از پرینترسه بعدی چندین مرحله برای ساخت قطعه جلو هستید.
دسترسی:
همان طور که پرینت سه بعدی رشد می کند و بیشتر مورد استفاده قرارمی گیرد قابلیت دسترسی آن نیز بیشتر می شود، به این معنی که شما میتوانید یک سروس دهنده پرینت سه بعدی را در نزدیکی خود پیدا کرده و قطعه خود را سفارش دهید . این احتملا باعث صرفه جویی در زمان و حمل و نقل قطعات تولیدی می شود چرا که بسیاری از روش های سنتی تولید کماکان در خارج از کشور و در کشور چین هستند.
معایب:
کاهش مشاغل تولیدی:
کاهش مشاغل تولیدی تاثیر بسیار زیادی در اقتصاد کشورهایی که وابسته به مشاغل کم مهارت هستند دارد.
محدودیت اندازه قطعه:
قطعاتی که با پرینتر سه بعدی ساخته می شوند از نظر اندازه محدودیت دارند اگر چه در آینده نزدیک قطعات بزرگ مانند سازه های معماری توسط پرینت سه بعدی ساخته خواهند شد.
اکثر پرینترهای سه بعدی از جمله پرینترهای صنعتی، محفظه ساخت کوچکی حداقل نسبت به کارخانه ها و پرس قالب تزریق دارند. هر قطعه بزرگتر از محفظه ساخت پرینتر سه بعدی باید به قسمت های کوچکتری تقسیم شود و در مرحله پردازش به هم چسبانده شوند. این امر میتواند هزینه ها و زمان را به دلیل نیاز به کار دستی افزایش دهد.
محدودیت مواد خام اولیه:
در ساخت سنتی قطعات طیف عظیم و گسترده ای از مواد خام اولیه استفاده می شود درحالیکه پرینت سه بعدی هنوز با بسیاری از مواد اولیه تطابق ندارد. پرینت سه بعدی، قطعات را در محدوده مواد اولیه پلاستیکی خاص با خواص مکانیکی مختلف تولید میکند. بعضی از پرینترهای سه بعدی با فلز کار میکنند اما در انتخاب فلز محدودیت وجود دارد چراکه هر فلز و یا پلاستیکی نمیتوند تحمل دمای بالا جهت جاپ را داشته باشد. بعلاوه اکثر مواد پرینت سه بعدی قابل بازیافت نیستند و از نظرغذایی نیز ایمن نیستند.
تولید محصولاتی که از مواد اولیه بیشتری در پرینت سه بعدی استفاده کند در دست توسعه می باشد.
نقض کپی رایت:
بزرگترین عیب پرینت سه بعدی تقلب است! هر کس که بتواند طرح شی ای را داشته باشد به راحتی قادر به داشتن محصول تقلبی آن می باشد. در این حالت یافتن منبع تقلب اقلام تقلبی تقریبا غیر ممکن می باشد. بسیاری از دارندگان حق پرینت به سختی از حقوق خود محافظت می کنند و تولیدکنندگان محصولات منحصربه فرد آسیب خواهند دید.
تولید اقلام خطرناک:
با پرینتر سه بعدی، چاقوهای پلاستیکی، اسلحه و هر چیز خطرناک دیگری را می توان ساخت. این کار را برای خلافکاران آسانتر میکند که بدون شناسایی اسلحه داشته باشند.
پردازش نهایی:
فرآیند نهایی سازی فقط محدود به قطعات بزرگ نمی شود. علاوه بر نیاز به مونتاژ قطعات بزرگتر در فرآیند نهایی سازی، اکثر قطعات ۳D عمدتا نیاز به تمیزکاری در پایان کار جهت حذف مواد پشتیبان و صافکاری سطح قطعه تولید شده دارند. این فرآیند می تواند شامل واترجت، شن ریزی، شستشو و آبکشی مواد شیمیایی و خشک کردن با هوا و گرما، مونتاژ و موارد دیگر باشد. میزان پردازش نهایی سازی یک قطعه در نهایت به این بستگی دارد که از چه نوع فن آوری پرینت سه بعدی برای ساخت استفاده شده است و همچنین به اندازه قطعه و کاربرد آن بستگی دارد. پس باید به این نکته توجه کرد که درست است که پرینت سه بعدی می تواند قطعات را با سرعت بسازد اما در نهایت در پردازش نهایی سرعت شما کم خواهد شد.
حجم بزرگ تولید:
اگر شما به تعداد زیادی قطعه نیاز دارید، عمدتا هر چیزی بیشتر از چند صد واحد، پرینت سه بعدی بهترین فرآیند تولید نمی باشد. وقتی به دنبال تولید انبوه می باشید شاید تزریق قالب قطعه بسیار مقرون به صرفه تر باشد. در این حالت ممکن است هزینه اولیه برای ساخت قالب تزریق بالاتر از پرینت سه بعدی باشد اما هزینه هر واحد به صورت قابل توجهی برای تولید انبوه ارزانتر میشود و این را درنطر بگیرید که هزینه پرینت سه بعدی ثابت می باشد.
ساختارلایه لایه قطعه:
توسط پرینت سه بعدی قطعات در لایه هایی که در طول فرآیند به هم می چسبند ساخته می شوند. متاسفانه این به این معنی است که زیر فشار بالا و یا جهت گیری قطعه لایه ها ممکن است از هم جدا شوند و باعث شکسته شدن قطعه شوند. برای FDM این یک مشکل اساسی نسبت به سایر فرآیندهای پرینت سه بعدی می باشد. قطعات polyjet و multijet جامد هستند اما مواد انها بسیار شکننده تر می باشد. برای جلوگیری از لایه لایه شدن قطعات به طور کلی ، برای قطعاتی که تحت فشار بالایی هستند شاید استفاده از قالب تزریق جهت ساخت قطعات یک دست روش بهینه تری باشد.
با توجه به مزیت های گفته شده بدون شک پرینت سه بعدی فن آوری آینده خواهد بود.
منابع:
https://blog.inktonerstore.com/3d-printing-know-its-advantages-and-disadvantages
https://3space.com/blog/pros-and-cons-of-3d-printing
