رفتن به نوشته‌ها

اسلحه های پرینت سه بعدی واقعی


از طریق ما با همه چیزهایی که در دنیای شگفت انگیز AM اتفاق می افتد به روز باشید لینکدین انجمن.

آیا می توان تقریباً به طور کامل یک اسلحه گرم کارآمد را چاپ سه بعدی کرد؟ ممکن است. اما فقط در صورتی که نام شما Beretta باشد و به مدت پنج قرن در فرآیندهای تولیدی در صنعت سلاح گرم پیشگام بوده باشید. برتا، قدیمی ترین سلسله صنعتی در جهان، اولین معامله خود را در 3 اکتبر 1526 ثبت کرد، زمانی که سازنده لوله تفنگ بارتولومئو برتا 185 بشکه آرکبوس را به قیمت 296 دوکات به جمهوری ونیز فروخت.

به سرعت به قرن بیست و یکم بروید. هلدینگ برتا حضوری جهانی دارد و 14 برند مختلف را در بر می گیرد و درآمد سالانه ای نزدیک به 1 میلیارد دلار به همراه دارد و ایالات متحده بزرگترین بازار آن است. کارخانه Beretta در نزدیکی Brescia، ایتالیا، برخی از دقیق ترین و قابل اعتمادترین سلاح های گرم را برای اجرای قانون، نظامی و امنیتی در سراسر جهان تولید می کند. دقت کلید است: Beretta به مدت 500 سال شکارچیان را جعل می کند و در ورزش تیراندازی پیشرو است. در دو دوره گذشته بازی‌های المپیک، ورزشکاران برتا 10 مدال از 15 مدال در سال 2016 (به اندازه کشور بیستم) و 9 از 10 در سال 2020 کسب کردند.

در طول قرن گذشته، با شروع با پیترو برتا در سال 1903، روسای جمهور برتا در مدرن سازی، دیجیتالی کردن و خودکارسازی فرآیندهای تولید خود سرمایه گذاری کردند. آخرین ابتکار، تحت ریاست رئیس و مدیر عامل فعلی Beretta و معاون هلدینگ Beretta، فرانکو گوسالی برتا، آزمایشگاه تولید مواد افزودنی است که دارای قابلیت‌های تولید مواد افزودنی فلزی و پلیمری است. ما این فرصت منحصر به فرد را داشتیم تا از این آزمایشگاه بازدید کنیم و از مارکو باسلی، مدیر تحقیقات و توسعه محصول سلاح گرم، و جیانمارکو چیاری، مهندس فرآیند، یاد بگیریم که چگونه از پرینت سه بعدی برای ساخت مدل ها و نمونه های اولیه کاربردی استفاده می شود، با توجه به تولید سریال نهایی. قطعات.

کارخانه برتا در مجاورت ویلا برتا باشکوه قرار دارد و گذشته و آینده را به هم متصل می کند.

یک گردش کار واقعا دیجیتال

این کارخانه که به ویلا برتا با قدمت چند صد ساله متصل است، یک مرکز پیشرفته و بسیار خودکار با ظرفیت حداکثر 1000 تفنگ دستی و چند صد تفنگ ساچمه ای در روز است. به دلیل مقیاس، تلورانس های تنگ و مواد با کیفیت بالا، ساخت از طریق فرآیندهای تفریق شکل دهنده و پیشرفته انجام می شود. دپارتمان ماشینکاری دارای خطوط ده‌ها سیستم CNC 5 محوره است که در روز و شب قطعات را با حداقل اپراتورهای انسانی تولید می‌کنند.

تیم آقای Bassoli روی دیجیتالی کردن این گردش‌های کاری، از تجزیه و تحلیل مدل‌های FEM تا پیاده‌سازی ERP و PLM کار می‌کند. آقای بسولی توضیح می‌دهد: «ما این ابزارها را برای همه محصولات و جریان‌های کاری، از ابتدای توسعه یک محصول جدید تا تولید و فراتر از آن، به کار می‌گیریم. که ما می توانیم هر جنبه ای از گردش کار را شبیه سازی کنیم.”

امروزه همه این قابلیت‌های دیجیتالی پیشرفته در گردش‌های کاری کسر دیجیتال پیاده‌سازی می‌شوند – به درجه‌ای که تنها شرکت‌های کمی در سراسر جهان به آن دست یافته‌اند – با این حال، تولید افزودنی در حال حاضر با ایجاد چرخه‌های توسعه سریع‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر نقشی را ایفا می‌کند. با چنین سطوح پیشرفته دیجیتالی سازی، جای تعجب نیست که Beretta اجرای فرآیندهای AM را برای نمونه سازی بسیار زود، هم از طریق تامین کنندگان خارجی و هم از طریق یک ماشین داخلی آغاز کرد.

نگاهی به خطوط تولید انبوه بسیار خودکار.

نمونه های اولیه تفنگ های کاربردی

Bassoli می گوید: «ما اولین چاپگر سه بعدی SLA خود را در سال 2004 از 3D Systems دریافت کردیم، و از آن برای شروع ساخت مدل های غیر کاربردی استفاده کردیم. این مفید بود، اما چیزی که واقعاً به آن نیاز داشتیم، توانایی ساخت نمونه‌های اولیه بود که می‌توانیم آزمایش کنیم، بنابراین از چاپ سه بعدی برای تولید قالب‌های سیلیکونی استفاده کردیم تا نمونه‌های اولیه کاربردی را در پلی‌اورتان بسازیم.»

قالب برای تولید محصول نهایی Beretta می تواند چند ده هزار دلار هزینه داشته باشد. تولید چنین قالبی در اوایل چرخه توسعه برای آزمایش یک قطعه به سادگی امکان پذیر نیست، اما شرکت به قطعات تست عملکردی نیاز دارد. Bassoli می‌گوید: «قالب‌های سیلیکونی راه‌حل اولیه را به ما ارائه کردند، اما معرفی فناوری SLS در سال 2014 همه چیز را تغییر داد. با استفاده از پودر نایلون تقویت‌شده با الیاف شیشه، اکنون می‌توانیم صدها جزء پلیمری را برای نمونه‌های اولیه تولید کنیم که می‌توانیم از نظر شکل، عملکرد و مقاومت در برابر استرس آزمایش کنیم. این یک تغییر دهنده بازی بود.» لازم به ذکر است که قطعات ساخته شده از طریق این فناوری قطعاتی نیستند که بتوانند نیروی مستقیم شلیک را تحمل کنند، مانند لوله تفنگ.

همانطور که Bassoli توضیح داد، نایلون تقویت شده یک ماده ایده آل برای بسیاری از قطعات نهایی تفنگ و تفنگ است، حتی برای قطعاتی که به روش های سنتی (یعنی قالب گیری تزریقی) تولید می شوند. به اندازه کافی قوی و در عین حال به اندازه کافی الاستیک است که بتواند در برابر تنش های ایجاد شده توسط نیروهای ناشی از انفجار پرتابه مقاومت کند. این حتی بهتر از سایر پلاستیک های با کارایی بالا مانند PEEK است که معمولاً برای جایگزینی فلز استفاده می شود اما برای استفاده در سلاح گرم بسیار سفت است.

در لانه افزودنی

آزمایشگاه تولید مواد افزودنی در Beretta امروز دارای سیستم بزرگ SLS با یک ایستگاه پس پردازش برای مدل‌های کاربردی و یک سیستم جت مواد برای تولید سریع مدل‌های بصری است. همچنین دارای یک چاپگر سه بعدی PBF فلزی تک لیزری بزرگ است. این در داخل بخش بزرگتر اختصاص داده شده به تحقیق و توسعه و تولید سری کوچک واقع شده است. اینها به طور فزاینده ای بزرگتر می شوند و می توانند به چند هزار قطعه برسند. در برخی موارد از آنها برای ساخت پل استفاده می شود و بیشتر با استفاده از فرآیندهای کسر تولید می شوند.

اما AM نیز به طور فزاینده ای در ارائه قطعات کاربردی با کوتاهتر و کوتاهتر شدن زمان تحویل نقش دارد. باسلی به شوخی می گوید: «ما معمولاً دیروز درخواست هایی برای تحویل قطعات یا محصولات دریافت می کنیم. اکنون با AM می توانیم حداقل آنها را در همان روز تحویل دهیم. برای اثبات بیشتر این نکته، جیانمارکو کیاری یک مسلسل خودکار پرینت سه بعدی را به ما نشان داد که در بیش از 30 دستگاه که برای اهداف آزمایشی استفاده می‌شد، به کارابینیری ایتالیا تحویل داده شد، در حالی که منتظر تحویل انبار نهایی بود.

آزمایشگاه پیشرفته تولید مواد افزودنی در منطقه ای قرار دارد که به تولید سری های کوچک و تحقیق و توسعه اختصاص یافته است.

اهمیت نمونه سازی سریع عملکردی در شرکتی مانند Beretta را نباید دست کم گرفت زیرا تولید سلاح گرم حول ده ها مدل مختلف محصول می چرخد ​​که برای ارگونومی، قابلیت حمل، وزن و راحتی بهینه شده اند و می توانند بسیار سفارشی شوند. اینها شامل تفنگ های ورزشی و شکاری و تفنگ های ساچمه ای تا تمام اتوماتیک و سلاح های تهاجمی برای نیروهای مسلح و پلیس بسیاری از کشورهای جهان است. برتا این محصولات را به همراه لوازم جانبی و پوشاک عرضه می کند. سفارشی سازی تفنگ و اقلام کلکسیونی لوکس نیز مشاغل مهمی هستند که AM می تواند در آنها نقش داشته باشد. تولید سریالی قطعات تفنگ و تفنگ با استفاده از AM هنوز هم برای فلزات و هم برای پلیمرها بسیار دور است، اگرچه می‌توان برخی از کاربردها را در نظر گرفت.

توجه به تولید

باسلی می‌گوید: «هزینه‌ها در حال حاضر بسیار زیاد است تا فکر کنیم که می‌توانیم از AM برای تولیدات بزرگ‌تر استفاده کنیم. “علاوه بر این، هر ماده ای باید برای هر بخش جدید اعتبار سنجی شود و این فرآیند می تواند زمان زیادی طول بکشد.” تا به امروز برتا انواع مختلفی از فلزات را تایید کرده است [GC4] آلیاژهایی برای استفاده با AM. مواد بیشتری در راه است، اما آنها را نمی توان با برخی از آلیاژهای مورد استفاده برای لوله تفنگ مقایسه کرد: کیفیت آنها یک عنصر متمایز از همه محصولات Beretta است. فرآیند و مواد برای قرن ها به خوبی تنظیم شده اند.

بسیاری از اجزای فلزی کوچک‌تر به تحمل‌های بسیار فشرده نیاز دارند، به این معنی که نه تنها باید در برابر نیروها مقاومت کنند و از حداکثر سطوح قابلیت اطمینان و تکرار اطمینان حاصل کنند، بلکه باید زمانی که از چاپگر سه‌بعدی بیرون می‌آیند، به طور قابل توجهی تکمیل شوند. Bassoli توضیح می دهد: «طراحی قطعات برای تولید افزودنی می تواند میزان تکمیل مورد نیاز را کاهش دهد، اما آن را به طور کامل حذف نمی کند و این به افزایش هزینه ها کمک می کند.

تولید اقلام سفارشی و کلکسیونی به عنوان یک امکان و همچنین به عنوان راهی برای معرفی مفاهیم DfAM مورد بررسی قرار گرفته است.

برای پیاده سازی فلز AM در تولید – که هنوز هدف نهایی است – برای Bassoli و تیمش لازم بود که تفکر جانبی جدی را پیاده سازی کنند. باسلی می‌گوید: «زمانی که تصمیم گرفتیم چاپگر سه‌بعدی فلزی را در سال 2018 وارد خانه کنیم، از یک صندوق منطقه‌ای بهره بردیم و تلاش کردیم تا یک تفنگ را از طریق امکانات هندسی جدید ارائه شده توسط تولید افزودنی تجسم کنیم و طرز فکر طراحی کلاسیک را به طور کامل بررسی کنیم. اولین نتیجه یک تفنگ بسیار سفارشی با یک استوک سه بعدی و دسته سفارشی بود که همه به صورت سه بعدی در فلز چاپ شده بودند.

Bassoli می‌گوید: «این تمرینی برای درک قابلیت‌های این فناوری بود و به تیم ما کمک کرد تا بسیاری از جنبه‌های استفاده از فلز AM را درک کند. ما فهمیدیم که هزینه‌ها در حال حاضر برای تولید سریال بسیار بالاست. در حالی که استفاده از AM برای ساختن آیتم‌های جمع‌آور و منحصربه‌فرد منطقی به نظر می‌رسد، باید دید که چه تعداد درخواست برای مواردی دریافت می‌کنیم که دارای هندسه‌های منحصربه‌فردی هستند که AM می‌تواند ایجاد کند.”

باسلی و تیمش در عین حال به احتمالات AM در آینده بسیار خوشبین هستند و متقاعد شده اند که پذیرش به رشد ادامه خواهد داد. ما متوجه هستیم که لازم است از هم اکنون کار با فناوری را شروع کنیم و آن را درک کنیم. اگر منتظر بمانید تا به طور گسترده مورد پذیرش قرار گیرد، خیلی دیر خواهد شد،” او تشخیص می دهد: “مسئله شناسایی برنامه هایی است که در آن استفاده از آن منطقی است.”

یک انتقال بی صدا

این ما را به یکی از نکات برجسته بازدید ما می رساند: Beretta قبلاً اولین برنامه کلیدی برای تولید مستقیم افزودنی فلزات را شناسایی کرده است: صدا خفه کن. اینجاست که توانایی AM برای ایجاد هندسه های بسیار پیچیده به عنوان قطعات منفرد می تواند ارزش افزوده قابل توجهی ایجاد کند. صدا خفه کن برای کاهش صدا و انفجار اسلحه استفاده می شود. آنها معمولاً از چندین بخش “حلقه مانند” ساخته می شوند که پیچ می شوند و سپس به هم متصل یا جوش می شوند. هر یک از این قسمت ها لایه ای را فراهم می کند که صدا و گازهای آزاد شده از شلیک را کاهش می دهد و حاوی آن است.

Bassoli توضیح می‌دهد: «با ساخت افزودنی، می‌توانیم این قطعات را به‌صورت تکی با ساختار داخلی پیچیده بسازیم که اگر به درستی طراحی شود، نیازی به پشتیبانی ندارد. این باعث می شود که آنها در پراکنده کردن گازهایی که جمع می شوند و می توانند هم برای اپراتور و هم برای خود سلاح مضر باشند بسیار مؤثر هستند. اما مهمتر از آن، از نقطه نظر تولید، این است که این یک برنامه تولید افزودنی است که قبلا هم از نظر فنی و هم از نظر تجاری تأیید شده است. Bassoli می‌گوید: «ما می‌توانیم بهره‌وری دقیق چاپگر سه‌بعدی فلزی خود را برای این محصول ارزیابی کنیم – و این بدان معناست که می‌توانیم هم قیمت و هم توانایی خود را برای ارائه آن به مشتریان خود تعریف کنیم.» این محصول در حال حاضر در بازار موجود است (جایی که توسط قوانین محلی مجاز است) و می توان آن را سفارش داد. Beretta در حال حاضر یک شبکه تولید توزیع شده را متصور است که در آن این شبکه ها در محل توسط شرکای Beretta تولید می شوند.

این زیبایی تولید دیجیتال و افزودنی است. هنگامی که یک برنامه کاربردی و گردش کار آن سودآور و پایدار نشان داده شد، افزایش تعداد آنها به اضافه کردن پرینترهای سه بعدی بیشتر ختم می شود. با توجه به تعداد دستگاه‌های CNC که در حال حاضر تمام وقت در Beretta کار می‌کنند، این کار دشواری نیست.



منبع

منتشر شده در اخبار پرینتر و چاپ سه بعدی