کاربرد چاپ سه بعدی و تاثیر آن بر زنجیره تامین

چاپ سه بعدی یک فناوری نوظهور است که در آینده تاثیر گسترده‌ای بر زنجیره‌های تامین و عملیات جهانی خواهد گذاشت. کاربرد چاپ سه بعدی در بسیاری از صنایع پزشکی، هوافضا، خودروسازی و… به شدت افزایش یافته است؛ تا جایی که به مرور زمان، جایگزین فرآیندهای تولیدی سنتی می‌شود.

در این مقاله به مفهوم، مزایا و کاربرد چاپ سه بعدی در صنعت می‌پردازیم. با توجه به این که فناوری پرینترهای سه بعدی به‌تازگی درحال گسترش و جهانی‌شدن است، احتمالا موضوع این مقاله برای شما جدید و جذاب خواهدبود. بنابراین امیدوار هستیم تا پایان این مطلب ما را همراهی کنید.

 

چاپ سه بعدی چیست؟

تولید افزودنی (AM)، نمونه‌سازی سریع، ساخت لایه افزایشی (ALM) و پرینت سه بعدی (3D Printing) از دیگر نام‌های چاپ سه بعدی هستند. این تکنولوژی از یک فایل یا مدل دیجیتال برای ایجاد یک جسم فیزیکی سه بعدی استفاده می‌کند. درواقع 3D Printing با استفاده از یک مدل دیجیتال و افزودن لایه‌های نازک زیادی از مواد متوالی روی‌هم، به ساخت یک شیء فیزیکی منجر می‌شود. این مواد شامل سرامیک، پودر فلز، رشته ترموپلاستیک، پودر پلیمر و… هستند که به صورت لایه‌های بسیار نازک و افقی روی یکدیگر قرار می‌گیرند.

کاربرد چاپ سه بعدی معمولا برای تولید قطعه‌ای از یک محصول بزرگ است اما به تنهایی نیز می‌تواند یک جسم جدید مانند گلدان ایجاد کند. این قطعات و اجسام می‌توانند با هر شکل، اندازه و زاویه‌ای تولید شوند.

از آن‌جایی که پرینت سه بعدی یک تکنولوژی نسبتا جدید است، ممکن است پذیرش آن برای کارکنان شرکت و مشتریان سخت باشد؛ بنابراین توصیه می‌کنیم درصورت بروز این مشکل، مقاله‌ی استراتژی پذیرش فناوری چیست؟ را مطالعه کنید.

 

کاربرد چاپ سه بعدی در صنعت چیست؟

تولید پرینترهای سه بعدی سبب یک تحول عظیم و انقلاب صنعتی در جهان شد و امروزه مصارف زیادی در زمینه‌های مختلف دارد. در ادامه به توضیح کاربرد چاپ سه بعدی در برخی از مهم‌ترین صنایع می‌پردازیم.

هوافضا

با توجه به این که ساخت قطعات مربوط به حوزه‌ی هوافضا، امری پرهزینه، دشوار و زمان‌بر است، استفاده از پرینت سه بعدی بسیار مفید خواهدبود. همچنین یکی از نکات مهم هنگام تولید قطعات در این صنعت، بحث وزن و اندازه‌ی آن‌ها است. هر چقدر قطعات در وزن و اندازه‌ی کوچک‌تری تولید شوند، کارآیی، مصرف سوخت، سرعت و ایمنی فضاپیما نیز بهبود می‌یابد. در مقایسه با روش‌های تولید معمولی، ادغام ویژگی‌های پیشرفته در ساخت افزودنی (AM) باعث کاهش قطعات مصرفی، تسهیل روش‌های نصب و کاهش هزینه‌های سنگین می‌شود.

همچنین بکارگیری این تکنولوژی سبب بومی‌سازی و کاهش واردات محصولات از کشورهای خارج می‌شود. درمجموع می‌توان گفت که تولید افزودنی به عنوان یک پل بین دنیای دیجیتال و فیزیکی، زنجیره تامین قطعات هوانوردی را روان‌تر، پربازده‌تر و سودآورتر می‌کند.

پزشکی

کاربرد چاپ سه بعدی در تولید تجهیزات پزشکی و دارو نیز بسیار حائز اهمیت است. ساخت انواع پروتزها، ایمپلنت‌های مختلف، عینک، شیلدهای محافظ صورت، ابزارهای جراحی و… از مهم‌ترین مزایای 3D Printer است.

یکی دیگر از مزایای پرینت سه بعدی در بخش جراحی است. تولید شبیه‌سازهای جراحی قبل از عمل‌های حساس، پیچیده و خطرناک یک مزیت مهم دستگاه‌های چاپ سه بعدی است. برای مثال هنگام عمل بینی می‌توان با گرفتن اسکن سه بعدی از بینی بیمار و ایجاد تغییرات و اصلاحات روی آن، از نتیجه نهایی پرینت سه بعدی گرفت. درنهایت پزشک با قرار دادن قطعه‌ی تولیدشده روی صورت بیمار تا هنگام ایجاد تقارن کامل با آن، اقدامات و تغییرات لازم را انجام می‌دهد.

به طور کلی استفاده از پرینت سه بعدی علاوه بر ارائه راه‌حل‌های سفارشی و طراحی تجهیزات پزشکی، به تولید انواع دارو نیز کمک می‌کند. در آینده‌ای نه چندان دور، چاپ سه بعدی می‌تواند داروهای موردنیاز بیماران را در داروخانه تولید کند. بنابراین این روش قابلیت تغییر نحوه‌ی ساخت و نحوه‌ی توزیع داروها را نیز دارد.

تجهیزات نظامی

ساخت ابزار نظامی یک نیاز حیاتی و حساس برای حفظ امنیت به‌خصوص در شرایط اضطراری است، بنابراین سرعت تولید و کیفیت تجهیزات بسیار تاثیرگذار خواهدبود. برجسته‌ترین کاربرد چاپ سه بعدی در زمینه‌های نظامی، سرعت بالای ساخت قطعات، صرفه‌جویی در زمان و کیفیت بالای قطعات تولیدی است. برای مثال وزن و ابعاد یک اسلحه برای ایجاد راحتی و افزایش دقت یک تیرانداز، مسئله‌ای مهم است؛ بنابراین طراحی قطعات آن با چاپگرهای سه بعدی به علت وزن کمتر نسبت نمونه‌های دست‌ساز، این انتظارات را برآورده می‌کند.

همچنین از آن‌جایی که تجهیزات نظامی دارای ساختاری پیچیده و بسیار دقیق هستند، علاوه بر سختی طراحی، احتمال خطای انسانی در مراحل تولید نیز وجوددارد. درنتیجه برای حل این مشکل می‌توان از پرینترهای سه بعدی با دقت بالا بهره گرفت.

خودروسازی

ساخت افزایشی یا همان چاپ سه بعدی در تولید قطعات ماشین بسیار مرسوم است. بسیاری از شرکت‌های خودروسازی معروف مانند فورد، بوگاتی، BMW، Koenigsegg و… از این فناوری برای طراحی نمونه اولیه یا نهایی قطعات خودروهای خود استفاده می‌کنند. پیچیدگی طراحی برخی از اجزا، زمان محدود، ایمنی بالا، وزن پایین اجزا و بحث هزینه از مهم‌ترین چالش‌های کمپانی‌های ماشین‌سازی است. پرینت سه بعدی علاوه‌بر حل بخش زیادی از این چالش‌ها، امکان نمونه‌سازی سریع، آزمایش، توسعه‌ و بهبود اجزای ماشین را نیز برای تولیدکنندگان فراهم می‌کند.

معماری

طراحی ماکت‌ها و مدل‌های مربوط به رشته‌ی معماری، کاری بسیار دقیق، وقت‌گیر و پیچیده است. به همین دلیل چاپگرهای 3D با ساخت مدل‌های معماری با جزئیات دقیق و در کمترین زمان، کار را برای مهندسان معماری و ساختمان بسیار آسان کردند. همچنین امکان اعمال تغییرات روی طرح و بهینه‌کردن آن در هر مرحله‌ وجود دارد.

صرفه‌جویی در هزینه، وزن پایین قطعات، امکان طراحی پیچیده‌ترین طرح‌ها، دقت بالا و افزایش سرعت ساخت از اصلی‌ترین کاربرد چاپ سه بعدی در معماری است.

 

مزایای استفاده از پرینترهای سه بعدی چیست؟

اکنون که با کاربرد چاپ سه بعدی در حوزه‌های مختلف صنعت آشنا شدید، از مزایا و ویژگی‌های منحصربه‌فرد این تکنولوژی نیز آگاه‌شوید.

کاهش هزینه ها

ساخت یک جسم از طراحی تا تولید، هزینه‌های زیادی را شامل می‌شود اما با پرینت سه بعدی تا حد زیادی از آن‌ها کاسته می‌شود. در تولید به روش سنتی حجم زیادی از مواد خام برای ساخت فرم موردنظر استفاده می‌شود که این روش در اصطلاح از نوع کاهشی است. در نهایت هم مقدار زیادی از این مواد اولیه طی فرآیندهای مختلف تا زمان ساخت محصول هدر می‌رود. اما از مهم‌ترین مزایای پرینت سه بعدی، جلوگیری از اسراف مواد باارزش اولیه است. این روش که به ساخت افزایشی معروف است با افزودن لایه به لایه مواد، محصول نهایی را ایجاد کرده و از مصرف اضافی جلوگیری می‌کند. بنابراین از لحاظ صرف هزینه بسیار مقرون به صرفه است.

همچنین برای ساخت یک شیء بااستفاده از 3D Printing مانند اجسام دست‌ساز نیاز به وسایل، دستگاه‌های مختلف و نیروی انسانی برای کنترل و نظارت نیست؛ بلکه فقط با همان دستگاه پرینتر و مواد اولیه، کالای موردنظر ساخته می‌شود. درنتیجه در هزینه‌ها صرفه‌جویی می‌شود.

امکان سفارشی سازی

تکنیک چاپ سه بعدی به‌ عنوان یک فرآیند بدون ابزار، آزادی بی‌‌حد و مرزی به تولیدکنندگان جهت تولید محصولات مطابق با نیازهای خاص مشتریان می‌دهد. این کار سبب می‌شود تا صاحبان بیزینس به سرعت خود را با نیاز بازار تطبیق دهند و فرآیند طراحی، تولید و توزیع با مشارکت بیشتر مشتری انجام شود. همچنین موجب ایجاد تجربه خرید شخصی سازی شده، افزایش رضایت خریداران و درنهایت افزایش فروش می‌شود.

کاهش پیچیدگی و بهبود زمان عرضه

یکی دیگر از مزایای پرینت سه بعدی، توانایی ساخت اجسام هندسی پیچیده و سخت، فقط با یک دستگاه پرینتر و مواد اولیه است. درحالی که برای ساخت بسیاری از اجسام نیاز به دستگاه‌ها، قالب‌ها و ابزارهای مخصوص است، طراحی آن‌ها با 3D Printing بسیار ساده است. بنابراین این امر تاثیر قابل توجهی بر زنجیره‌های تامین، کاهش مشکلات در بخش تولید و افزایش سرعت و بهبود زمان عرضه به بازار خواهدداشت.

کمک به افزایش تولیدات داخلی

درحالی که بسیاری از قطعات در صنایع مختلف از کشورهای خارجی وارد می‌شوند، فناوری چاپ سه بعدی راه‌حلی برای تولید آن‌ها در داخل کشور است. برای مثال در ایران بسیاری از قطعات تعمیر یا ساخت هواپیما وارداتی هستند که قابلیت تولید داخلی آن‌ها با استفاده از این تکنولوژی کارآمد وجوددارد. اهمیت این کار به خصوص در زمان تحریم، اپیدمی‌های جهانی مانند کرونا، جنگ تجاری و… مشخص می‌شود.

تولید در داخل کشور، هزینه‌های مربوط به حمل‌ونقل و جابه‌جایی محصولات جهت واردات و صادرات کالا را نیز تا حد زیادی کاهش می‌دهد.

بهبود بهره وری منابع

چاپ سه بعدی یک تولید سازگار با محیط‌ زیست، کم ‌مصرف و مقرون ‌به‌‌ صرفه است. مواد مازاد و ضایعات تولیدشده در این روش تقریبا صفر است و خطر تولید بیش از حد و موجودی اضافی را کاهش می‌دهد. به همین دلیل در مصرف مواد اولیه و منابع صرفه‌جویی می‌کند و تولید کربن و آلودگی ناشی از کارخانه‌ها و تجهیزات صنعتی را به‌حداقل می‌رساند.

افزایش سرعت و راحتی ساخت نمونه اولیه

ساخت نمونه اولیه و آزمایشی با استفاده از پرینترهای سه بعدی بسیار آسان‌تر و سریع‌تر از روش‌های تولید سنتی است. برای این کار تنها نیاز به یک فایل دیجیتال، دستگاه چاپگر سه بعدی و مواد اولیه است. به همین دلیل این روش برای کسب‌وکارهای نوپا، کارآفرینان و کسانی که قصد عرضه‌ی محصولی جدید و دیدن واکنش بازار را دارند، بسیار مناسب است؛ چراکه درصورت واکنش مثبت و استقبال مردم از محصول جدید، آن‌ را به تولید انبوه می‌رسانند و درصورت عدم رضایت، ساخت آن را متوقف می‌کنند.

بنابراین نمونه‌سازی سریع از کالای اولیه و سادگی در فرآیند تولید نسبت به شیوه‌های معمولی از مهم‌ترین مزایای استفاده از پرینت سه بعدی است.

 

آینده زنجیره تامین و شرکت خود را تضمین کنید

کاربرد چاپ سه بعدی در صنایع گوناگون، روزبه‌روز در حال افزایش است و بکارگیری این فناوری یک فرصت استثنایی و بزرگ برای شرکت‌ها ایجاد می‌کند. مزایای پرینت سه بعدی یک امکان رقابتی برای صاحبان بیزینس فراهم می‌کند تا محصولات خود را سریع‌تر، باکیفیت‌تر، مقرون ‌به‌ صرفه‌تر و… تولید کنند. بنابراین توصیه می‌کنیم برای پیشی گرفتن از رقبا، افزایش سرعت عرضه‌ی محصولات به بازار، بهبود تجربه مشتری و افزایش درآمد از 3D Printing بهره‌بگیرید.