نحوه پرینت سه بعدی قطعات یدکی و جایگزین

اختصاصی مرکز ساخت و خدمات پرینت سه بعدی اینوفب: پرینت سه بعدی قطعات یدکی جایگزین هم برای تاسیسات تولیدی و هم برای مصرف‌کنندگان از جنبه‌های گوناگون حیاتی هستند؛ از جمله برای از بین بردن خرابی تجهیزات، افزایش بهره‌وری در تولید و کاهش مدت زمان لازم برای تعمیر یا نوسازی تجهیزات معیوب. برای دسترسی به قطعات یدکی حیاتی و تهیه این سری قطعات، شرکت‌ها باید موجودی گران قیمتی را حفظ کنند و در زنجیره تأمین مواد و مصالح نقش فعال و پویایی داشته باشند.

اما چه اتفاقی می‌افتد اگر یک تأمین‌کننده از کار خارج شود یا زمان تحویل بیش از حد طولانی شود؟

پرینت سه بعدی قطعات یدکی و جایگزین به طور فزاینده‌ای به عنوان یک راه حل قدرتمند برای رفع اختلالات زنجیره تأمین و در دسترس بودن قطعات یدکی شناخته می‌شود. دستگاه‌های پرینت سه بعدی اکنون می‌توانند برای ایجاد هر چیزی به کار گرفته شوند؛ از قطعات یدکی DIY گرفته تا قطعات جایگزین بادوام و پرمصرف. قطعات پرینتی حتی می‌توانند جایگزین قطعات ساخته شده با ابزارهای سنتی شوند. این تکنولوژی با تولید قطعات یدکی بر اساس تقاضا، فرصت جایگزینی قطعات بزرگ را برای تولیدکنندگان به ارمغان می‌آورد.

در این راهنما، ما مراحل ساخت و پرینت سه بعدی قطعات دیجیتالی یدکی را از طریق ساخت افزودنی بیان می‌کنیم و با ارائه نمونه‌های واقعی به شما در انتخاب فناوری‌های مناسب کمک می‌کنیم.

گام به گام: پرینت سه بعدی قطعات یدکی و تعویض

1. امکان سنجی را بررسی کنید

قطعات یدکی در یک سیستم عمل می‌کنند. برای کسب اطمینان از نحوه کارکرد پرینت سه بعدی قطعات یدکی، ابتدا الزامات فنی قطعه مانند هندسه، کاربرد مورد نظر و عوامل تنش‌زای مکانیکی را در نظر بگیرید. بیایید برخی از این معیارها را بررسی کنیم:

هندسه: دستگاه‌های پرینت سه بعدی آزادی عمل تقریباً نامحدودی را ارائه می‌دهند،؛ بنابراین احتمال زیادی وجود دارد که هر چیزی که با استفاده از ابزارهای سنتی تولید می‌شود، قابلیت پرینت سه بعدی نیز داشته باشد. البته ممکن است برخی از تنظیمات طراحی برای بهینه‌سازی طرح و کاهش هزینه‌ و افزایش سرعت یا قدرت توصیه شود.

اندازه: این قطعه باید در حجم ساخت یک دستگاه پرینت سه بعدی قرار گیرد. این دستگاه‌ها معمولاً ابعادی حدود 15 تا 30 سانتی‌متر برای ماشین‌های رومیزی دارند. متناوباً امکان ساخت یک قطعه جایگزین بزرگ به عنوان مجموعه‌ای ترکیبی از چندین قطعه کوچک‌تر ممکن است.

مواد و مصالح: دستگاه‌های پرینت سه بعدی می‌توانند برای تولید اکثر قطعات پلاستیکی و حتی برخی از قطعات فلزی استفاده شوند. برای تولید و پرینت سه بعدی قطعات سفارشی خود، ماده‌ای را پیدا کنید که به خواص مواد مورد استفاده برای قطعات اصلی نزدیک باشد.

میزان تنش‌: همواره میزان تنش و تأثیراتی که قطعه تعویضی باید تحمل کند را در نظر بگیرید. برای قطعات بادوام، فناوری‌های پیشرفته‌تر پرینت سه بعدی و مواد مهندسی را انتخاب کنید.

حتی اگر پرینت سه بعدی قطعات یدکی تمام معیارها را به طور کامل بر طرف نکنند، اغلب می‌توانند به عنوان جایگزینی برای از بین بردن خرابی دستگاه‌ها عمل کنند. در این سناریو، پرینت سه بعدی قطعه یدکی، عملکرد مناسب را تضمین می‌کند، اما به دلیل محدودیت مقاومت طولانی مدت آن، زمانی که یک قطعه بادوام در دسترس باشد، جایگزین می‌شود.

2. مدل سه بعدی را دریافت کنید

هنگامی که قابلیت پرینت سه بعدی قطعات سفارشی شما تأیید شد، باید مدل‌های سه بعدی قطعه یدکی را تهیه کنید. اگر قطعه جایگزین، محصول اختصاصی خودتان باشد، احتمالاً با استفاده از نرم‌افزار CAD طراحی شده است؛ در این صورت فایل دیجیتال باید به راحتی در دسترس باشد. برای ابزارهای شخص ثالث، برخی از تولیدکنندگان مدل‌های CAD اصلی قطعات یدکی را هم ارائه می‌کنند.

اگر طرحی در دسترس نیست، خودتان می‌توانید طرح را در نرم‌افزار CAD مدل‌سازی کنید و یا این کار را به یک شرکت طراحی  بسپارید. برای قطعات ساده، می‌توان این کار را بر اساس اندازه‌گیری‌های دستی انجام داد، اما برای طرح‌های پیچیده‌تر، مهندسی معکوس با اسکن سه بعدی یک گردش کار قدرتمند برای طراحی و تولید محسوب می‌شود.

3. پرینت سه بعدی قطعات یدکی

اکنون بارگذاری مدل  CAD  و پرینت سه بعدی قطعات با استفاده از نرم‌افزار آماده‌سازی پرینت ممکن است. فایل را برای دستگاه پرینت سه بعدی خود ارسال کنید. انتخاب تکنولوژی و مواد مناسب بسیار مهم است. برای توصیه‌های خاص در این مورد می‌توانید به بخش بعدی مقاله را مطالعه کنید.

پرینت سه بعدی قطعات معمولاً به نوعی فرآیند پس پردازش نیاز دارند؛ مانند شستشو، پودرزدایی، برداشتن ساختارهای پشتیبانی، سنباده زدن و … . سپس قطعات را می‌توان به طور مستقیم یا پس از پردازش برای کاربردهای خاص مورد استفاده قرار داد؛ عملیات پردازشی مثل صاف‌کردن، رنگ‌آمیزی، پوشش و … .

4. تست و تکرار

هنگامی که قطعات جایگزین آماده شد، آزمایشاتی را انجام دهید تا اطمینان حاصل کنید که پرینت سه بعدی قطعات یدکی همانطور که در نظر گرفته شده است، عمل می‌کند. اگر آزمایش‌ها، حاکی از وجود برخی کاستی‌ها در قطعات بود، تکرار پرینت سه بعدی  قطعات را برای بهبود عملکرد قطعات یدکی انجام دهید.

عمق این آزمایش باید به مورد استفاده بستگی داشته باشد. قطعات تعویضی، اگر فقط برای مدت محدودی طبق برنامه کار کنند کافی است. اما سازندگانی که قصد دارند از قطعات جایگزین پرینت سه بعدی به عنوان جایگزینی برای قطعات سنتی استفاده کنند، باید قطعات جدید را همانند نمونه‌های قبلی خود در چرخه‌های آزمایشی قرار دهند. فرآیند پرینت سه بعدی قطعات، با در نظر گرفتن ویژگی‌های خاصی همچون تفاوت در قدرت بر اساس جهت‌گیری و …، صورت می‌گیرد.

انتخاب فناوری و مواد مناسب برای پرینت سه بعدی قطعات جایگزین

پرینت سه بعدی قطعات برای چندین دهه در نمونه‌سازی و توسعه محصول کارکرد داشت. اکنون، این فناوری در حال توسعه، کارکردهای گسترده در صنعت تولید دارد. در فرآیند توسعه محصول، سازندگان در حال حاضر از انعطاف‌پذیری پرینت سه بعدی قطعات برای تولید ابزارهای داخلی مانند جگ، فیکسچرها و سایر وسایل کمکی تولیدی یا حتی ابزارهای سرعتی مانند ابزارهای قالب‌گیری تزریقی یا ترموفرمینگ استفاده می‌کنند.

پیشرفت‌های اخیر در ماشین‌آلات، مواد و نرم‌افزار فرصت‌هایی را برای تولید و پرینت‌ سه‌بعدی قطعات با دقت بالا و کاربرد وسیع ایجاد می‌کند. این قطعات می‌توانند برای مصرف نهایی، از جمله قطعات یدکی و قطعات جایگزین با دوام طولانی‌مدت مورد استفاده قرار گیرند.

دستگاه‌های پرینت سه بعدی معمولاً برای تولید قطعات پلاستیکی استفاده می‌شوند. البته دستگاه‌های پرینت سه بعدی فلزی نیز در دسترس هستند، اما هزینه قابل توجهی دارند. انواع مختلفی از دستگاه‌های پرینت سه بعدی وجود دارد. رایج‌ترین فرآیندها برای تولید قطعات پلاستیکی شامل مدل‌سازی رسوب ذوب شده (FDM)، استریولیتوگرافی (SLA) و تف جوشی لیزری انتخابی (SLS) و …، می‌شود.

در حالی که اکثر فرآیندهای تولید سنتی به ماشین آلات صنعتی گران قیمت، امکانات اختصاصی و اپراتورهای ماهر نیاز دارند، پرینت سه بعدی امکان تولید با سربار کم و حداقل زیرساخت را فراهم می‌کند. سیستم‌های پرینت سه بعدی رومیزی برای ایجاد قطعات پلاستیکی مقرون به صرفه هستند و به فضای بسیار کمی نیاز دارند. علاوه بر این به کارگیری این سیستم‌ها نیازمند مهارت خاصی نیست.

برون‌سپاری می‌تواند گزینه‌ای برای قطعات جایگزینی باشد که به زمان حساس نیستند؛ اما این اغلب با چالش‌هایی مشابه با ذخیره کردن موجودی قطعات یدکی فیزیکی همراه است. همچنین زمان‌بندی تحویل می‌تواند چندین هفته به طول بیانجامد. در مقایسه با این شرایط پرینت سه‌بعدی قطعات کمتر از 24 ساعت زمان می‌برد.

ساخت دیجیتال قطعات یدکی

برای تولیدکنندگان، دیجیتالی‌کردن مدیریت موجودی قطعات یدکی و تولید قطعات جایگزین، فرصتی را برای حذف برخی از چالش‌های سنتی فراهم می‌کند؛ اعم از مسائل زنجیره تأمین، حداقل مقادیر سفارش، ضایعات ناشی از قطعات منسوخ و … .

راه اندازی یک انبار دیجیتال یک راه مقرون به صرفه برای کاهش هزینه‌های مدیریت موجودی است. ترکیب این سیستم با یک ابزار ساخت دیجیتال داخلی مانند پرینت سه بعدی، از استراتژی‌های درخواستی پشتیبانی می‌کند. این ادغام تکنولوژیکی هوشمندانع، تولیدکنندگان را قادر می‌سازد تا هزینه‌ها و زمان انجام کار را کاهش دهند، انعطاف‌پذیری را بهبود بخشند و زمان خرابی را کاهش دهند.

انبار دیجیتال یا موجودی قطعات یدکی برای ذخیره طرح‌های قطعات یدکی، طبقه‌بندی سیستماتیک اجزا، بهینه‌سازی صورتحساب مواد و مدیریت موجودی استفاده می‌شود. دستگاه‌های پرینت سه بعدی و سایر ابزارهای ساخت دیجیتال می‌توانند برای تولید قطعات یدکی و ذخیره موجودی فیزیکی یا جایگزینی قطعات مورد نیاز به کار گرفته شوند.

مطالعات موردی؛ چگونه شرکت‌ها از مزیت پرینت سه بعدی قطعات تعویضی بهره‌مند می‌شوند؟

قطعات جایگزین یکی از رایج‌ترین کاربردهای پرینت سه بعدی است. بیایید به چند نمونه واقعی از پروژه‌های مشتریان ” Formlabs ” بررسی کنیم. قطعات یدکی پرینت سه بعدی برای صنایع خودرو، دستگیره‌های ربات سفارشی و …، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

” Ringbrothers”، فروشگاه خودروی سفارشی برنده جایزه، در ابتدا پرینت سه بعدی SLA را به عنوان یک ابزار نمونه‌سازی و تکرار سریع و مقرون به صرفه به کار گرفت. از زمان استفاده از این فناوری، آن‌ها راه‌هایی برای استفاده از پرینت سه‌بعدی قطعات مصرفی نهایی (از جمله قطعات یدکی خودروهای کلاسیک) برای ارتقای کیفیت و خلاقیت کار خود، یافته‌اند.

برای پروژه آینه‌ای، تیم از قطعات پرینت سه بعدی به عنوان بخشی از مونتاژ نهایی استفاده کرد. این قطعه به عنوان یک اتصال مونتاژ دائمی که در داخل یک پوسته کربنی متصل شده است، عمل می‌کند و قطعات اضافی روی آن پیچ می‌شوند. در موردی دیگر، این تیم از مواد پرینت سه بعدی قابل ریخته‌گری برای ایجاد یک نشان فلزی برای یک پروژه خودروی سفارشی استفاده کرد.

“مت موزمن”، متخصص توسعه محصول، می‌گوید: اگر ما نمی‌توانستیم موم را پرینت سه بعدی کنیم و پیشرفت جواهرسازی بومی ما و دستیابی به سطح بعدی جزئیات امکان‌پذیر نبود.

” Ashley Furniture “، بزرگترین تولید‌کننده مبلمان در جهان، فناوری‌های جدیدی را در کارخانه‌های خود ادغام می‌کند؛ از پرینت سه بعدی گرفته تا روباتیک. 700 قطعه پرینت سه بعدی، در کف کارخانه ” مبلمان اشلی” در “آرکادیا” و “ویسکانسین”، درست در کنار روبات‌های صنعتی و اسب‌های فرز CNC، از مونتاژ تا ساخت، در حال کار هستند.

علاوه بر وسایل کمکی ساخت، برخی از کاربردی‌ترین موارد استفاده آن‌ها، تولید قطعات جایگزین برای کف تولیدی است. هنگامی که یک حلقه نگهدارنده خلاء برای دستگاه حفاری نقطه به نقطه به تنهایی نمی‌توان خریداری کرد، تنها گزینه موجود، خرید کل مجموعه محسوب می‌شود که البته این هم مسئله‌ای هزینه بر است.

مهندس تولید، “برایان کنکل”، گفت: شرکت فقط حلقه را نمی‌فروشد، ما باید کل غلاف را به قیمت 700 دلار بخریم. در عوض، ما قادر بودیم قطعه را به صورت سه بعدی اسکن کنیم تا هندسه را به تصویر بکشیم و یک قطعه جایگزین را به قیمت 1 دلار پرینت کنیم تا تجهیزات حفاری خود را بدون نیاز به خرید مجموعه کامل در حال کار نگه داریم.

” Productive Plastics “، یک شرکت تولید قراردادی پیشرو است که متخصص در تولید و خدمات طراحی قطعات ترموفرمینگ پلاستیکی سفارشی است. آن‌ها شش سلول تولیدی را اداره می‌کنند، به طوری که چندین پروژه می‌توانند به طور همزمان پیشرفت کنند. هر سلول مجهز به یک ترموفرمر صنعتی، یک دستگاه فرز CNC، یک منطقه مونتاژ و یک سیستم کامپیوتری برای سازماندهی و نظارت بر عملیات است.

هنگامی که فن خنک‌کننده یک دستگاه شکست، ترموفرمر غیرقابل استفاده می‌شد و در نتیجه کل سلول کار را خاموش می‌کرد. این تیم به دنبال زمان تحویل 6 تا 8 هفته‌ای برای دریافت قطعه جایگزین از تأمین‌کننده خود بود. برای اینکه کف زمین در زمان انتظار برای تعمیر کار کند، آن‌ها یک قطعه جایگزین برای پروانه را به صورت سه بعدی، پرینت کردند.

آن‌ها دو تکرار پروانه جایگزین را در ” Solidworks ” طراحی کردند، سپس این طرح‌ها را با استفاده از پودر نایلون 12 در یک دستگاه پرینت سه بعدی قطعات ” Fuse 1 SLS ” تولید کردند. ماهیت خود پشتیبانی پرینت سه بعدی SLS یک طراحی دو طرفه با سوراخ مرکزی را امکان پذیر می‌کند. بدون نیاز به پشتیبانی یا پردازش، پروانه بلافاصله آماده قرار گرفتن در دستگاه موجود بود.

با بسیاری از روش‌های پرینت دیگر، انجام قسمت پشتی پروانه، به‌ویژه دنده‌ها و سوراخ‌های مرکزی، که از ویژگی‌های قالب‌گیری تزریقی هستند، دشوار بود. یکی از دلایلی که ما فیوز 1 را انتخاب کردیم، این است که مجبور نیستیم از پشتیبانی استفاده کنیم. ” Kyle Davidson “، مدیر فروش و بازاریابی در ” Productive Plastics ” گفت: این بخش واقعاً قدرت فیوز 1 را برای پرینت هندسه‌های پیچیده برجسته می‌کند.

در این سیستم پروانه بلافاصله کار کرد و روز بعد پس از شکست، سلول را دوباره راه‌اندازی کرد. این پروانه 6 هفته به طور مداوم و طبق برنامه کار می‌کرد تا اینکه با قطعه تأمین‌کننده جایگزین شد.

در” Productive Plastics “، یک چرخه تولید سلولی بین 5 تا 15 دقیقه متغیر است که منجر به حداقل حجم تولید 40 قطعه در روز برای یک سلول کاری می‌شود. 6 هفته از کار افتادن دستگاه باعث از دست دادن بیش از 1200 قطعه و 30000 دلار می‌شود ( وقتی میانگین هزینه هر قطعه به 25 دلار برسد) .

محققان در مرکز کامپوزیت ” AMRC” در حال بررسی چگونگی خودکارسازی لایه‌های فیبر کربنی متحرک با دقت و سرعت بالا توسط استفاده از ربات انتخاب مکان بودند. با این حال، پس از استفاده طولانی مدت، براکت‌های” L ” که گیره‌های هوای فشرده ربات را نگه می‌داشتند، شروع به خم شدن در اطراف مفاصل کردند که این امر منجر به خرابی ‌شد. با تکنولوژی پرینت سه بعدی قطعات، محققان می‌توانند به سرعت راه حل جدیدی توسعه دهند. یک جزء فنری سفارشی با طراحی پیچیده، راه حل ساده‌ای است که ساخت آن با ابزارهای سنتی امکان پذیر نیست و به همین دلیل باید تکنولوژی پرینت را به کار گرفت.

“متیو ویلیامز”، تکنسین کامپوزیت که روی این پروژه کار می‌کند، گفت: «من پنج بار تکرار از مجموعه شش گیره را انجام داده‌ام، که ممکن است 10 تا 15 هفته طول بکشد تا ماشین قابلیت کارکرد داشته باشد و این حتی بدون انجام هیچ آزمایشی است.

گروه فنی ” STS” ارائه‌دهنده خدمات مهندسی نیز از پرینت سه بعدی SLA برای جایگزینی گیره‌های ربات عمومی با گیره‌های پرینت سه بعدی استفاده کرد. این تیم گیره‌های سفارشی را برای جابجایی و قرار دادن انژکتورهای سوخت در یک محیط تولیدی توسعه دادند.

با کنار گذاشتن گیره‌های ماشین فولادی و گرایش به گیره‌های پلیمری پرینت سه بعدی شده، خطر آسیب دیدن روی سطح قطعات نرم را کاهش می‌یابد. علاوه بر این، حرکت از یک شکل V عمومی به شکل هندسی متناسب با انژکتور سوخت، تماس گرفتن را برای دقت و قابلیت اطمینان بهتر بهبود می‌بخشد و فشار مورد نیاز در فرآیند را کاهش می‌دهد.

ماشین‌فروشی” A&M Tool and Design ” استفاده خود از پرینت سه بعدی را برای تولید قطعات کاربردی مانند وسایل و چندین قطعه مصرف نهایی افزایش داده است. به عنوان مثال، هنگامی که یک جفت عنکبوتی برای یکی از ماشین‌های جلادهنده لنز بزرگ آن‌ها دو روز قبل از یک نمایشگاه بزرگ به اندازه اشتباه وارد شد، مهندس مکانیک “رایان لیتل” به سرعت جایگزینی با اندازه مناسب را روی یک دستگاه پرینت سه بعدی SLA طراحی و پرینت کرد. کوپلینگ پرینت‌شده برای به حرکت درآوردن یک موتور دو اسب بخاری روی یک ماشین سنگ زنی استفاده شد.

آیا تعویض قطعات پرینت سه بعدی قانونی است؟

به طور کلی بله، اما بسته به مورد کاربری، ممکن است بتوان جواب متفاوتی به این سوال داد.

مهندسی معکوس به طور کلی قانونی است و تولید‌کنندگان ممکن است قطعات یدکی را با استفاده از طرح‌های داخلی خود پرینت سه بعدی کنند؛ بدون اینکه قانون اسرار تجاری را نقض کنند.

اگر سازنده‌ای قصد داشته باشد قطعات یدکی پرینت سه بعدی را برای مقاصد تجاری انجام دهد، ممکن است طبق قانون قابل اجرا، مسئول شناخته شود؛ یا ممکن است تعهداتی در قبال عرضه طرح‌ها یا کالاهایی داشته باشد که الزامات ایمنی و کیفیت خاصی را طبق قراردادشان برآورده کند.

یک مطالعه گسترده دولت بریتانیا در مورد الزامات قانونی و تعهدات مرتبط با پرینت سه بعدی قطعات یدکی بینشی عالی در مورد قانونی بودن این فرآیند ارائه می‌دهد. این مطالعه ساخت و پرینت سه بعدی قطعات یدکی جایگزین را در کنار الزامات قانونی در هر مرحله از چرخه تولید در مناطق مختلف ( ایالات متحده، بریتانیا، اتحادیه اروپا، کانادا، ژاپن و چین) در نظر گرفت.

پرینت سه بعدی قطعات یدکی جایگزین را شروع کنید

پرینت سه بعدی قطعات جایگزین و قطعات یدکی داخلی، راهی مقرون به صرفه، سریع و کارآمد برای از بین بردن خرابی و از دست رفتن بهره وری است.

اینوفب، استودیو تخصصی پرینت سه بعدی و روش‌های ساخت پیشرفته و نوآورانه، خدمات تخصصی مرتبط با پرینت سه بعدی قطعات یدکی جایگزین، ساخت پروتوتایپ و …، را توسط انواع مواد و مصالح صنعتی و کاربردی ارائه می‌دهد. برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره در خصوص پروژه خود، می‌توانید با متخصصان ما در تماس باشید.

مقالات پیشنهادی:

هزینه پرینت سه بعدی

سفارش پرینت سه بعدی

پرینت سه بعدی زیره و کفش

ماکت زیره کفش

منبع