چارلز گولدینگ و موانسا چابالا به پتانسیل مس در عملیات تولید افزودنی های آینده نگاه می کنند.
مس یک فلز بسیار رسانا و چکش خوار است که خواص عالی برای هدایت الکتریکی و حرارتی دارد و آن را به یک ماده ایده آل برای کاربردهای مختلف تکنولوژیکی تبدیل می کند. به طور گسترده ای در تولید دستگاه های الکترونیکی مانند گوشی های هوشمند، تبلت ها و رایانه ها و همچنین در وسایل نقلیه الکتریکی، فناوری های انرژی های تجدیدپذیر و توسعه زیرساخت استفاده می شود.
رشد تقاضای جهانی برای این فناوری‌ها منجر به افزایش استخراج مس شده است و کشورهایی مانند شیلی، پرو و زامبیا تولیدکنندگان اصلی این فلز هستند. با ادامه گذار جهان به سمت آینده ای دیجیتالی تر و پایدارتر، انتظار می رود تقاضا برای مس همچنان قوی باقی بماند و اکتشاف و توسعه بیشتر معادن مس در سراسر جهان را هدایت کند.
چاپ سه بعدی مس
اولین فرآیند پرینت سه بعدی فلزی ثبت شده در سال 1997 توسط AeroMat انجام شد. آنها از تولید افزودنی لیزری (LAM) استفاده کردند که از لیزرهای پرقدرت برای ذوب فلز پودری استفاده می کند. فلزی که با استفاده از این روش تولید می‌شود، به دلیل ماهیت خواص فلزی مانند بازتاب و رسانایی، خواص و تغییر شکل‌های ضعیف‌تری دارد که به آن تمایل به جذب لیزر می‌دهد.
از آن زمان، صنعت برای ارائه راه حل های بیشتری برای غلبه بر این مشکل مانند همجوشی بستر پودری تکامل یافته است. در مقاله Fabbaloo اکتبر 2020، ما در مورد ارتباط پرینت سه بعدی مس در دنیای صنعتی و همچنین چگونگی غلبه بر چالش های مختلف برای امکان پذیر کردن آن بحث کردیم.
پیشرفت در چاپ سه بعدی مس قابل توجه بوده است. امروزه از مس چاپ سه بعدی در سفرهای فضایی استفاده می شود و سیستم های پیشران مسی پرینت سه بعدی موشک ها را به فضا می فرستند. هیت سینک های مسی CPU ها را خنک نگه می دارند و کویل های مسی عملکرد موتور الکتریکی را افزایش می دهند.
پرینت سه بعدی همچنین امکانات و کاربردهای بیشتری را برای فلز باز می‌کند، زیرا امکان تولید اشکال پیچیده، جزئیات ظریف، ساختارهای داخلی و پر کردن شبکه‌ای را فراهم می‌کند که با هر نوع دیگر از تولید فلز امکان‌پذیر نیست. این می تواند وزن را کاهش دهد، کارایی را افزایش دهد و زمان ساخت و مونتاژ را کاهش دهد، زیرا مجموعه های چند قسمتی را می توان به صورت یک واحد چاپ سه بعدی کرد.
علاوه بر این، چاپ سه بعدی از نظر ساخت کارآمدتر است و تنها با استفاده از مقدار مواد لازم برای هر قطعه، ضایعات را کاهش می دهد. برای شرکت های علاقه مند به چاپ سه بعدی مس، این کاهش در هزینه های مواد اولیه حیاتی است.
هوش مصنوعی و تولید مس: پروژه مینگومبا
افزایش تقاضا برای مس، فوریت برای تامین این فلز در مکان‌های مختلف را افزایش داده است. یکی از این منابع بالقوه زامبیا است. کشوری در قلب آفریقای جنوبی.
زامبیا یکی از تولیدکنندگان پیشرو مس است که در رتبه هشتم جهان و رتبه دوم در آفریقا قرار دارد. اقتصاد زامبیا که بزرگترین معدن زیرزمینی آفریقا را در خود جای داده است، ریشه در تولید مس دارد که 77 درصد از ارزش صادرات سالانه و 27.7 درصد از درآمد سالانه دولت را تشکیل می دهد. در سال 2021، این کشور 830000 تن مس تولید کرد. این مرکز عملیات سایر غول های معدنی جهانی مانند Barrick Gold، Glencore و Vedanta را در خود جای داده است.
سرمایه گذاری جدیدی در این کشور آغاز شده است که می تواند جهش بزرگی را در روش استخراج محلی شاهد باشد. KoBold Metals، یک شرکت اکتشافی مستقر در کالیفرنیا، در حال سرمایه گذاری 150 میلیون دلاری در توسعه یک معدن مس- کبالت در زامبیا است. محل پروژه در شهری به نام مینگومبا واقع در استان مسی، زامبیا است. این پروژه در تلاش است از هوش مصنوعی برای استخراج فلزات استفاده کند.
کوبولد اکتشافات قابل توجه دیگری از جمله در کبک، ساسکاچوان، انتاریو و استرالیای غربی داشته است. آنها اکنون پروژه مینگومبا را مورد توجه قرار داده اند، زیرا گفته می شود این منطقه دارای حدود 247 تن سنگ معدنی با عیار 3.64 درصد است که شش برابر بیشتر از مس تولید شده توسط شیلی (بزرگترین تولیدکننده مس در جهان) است.
استفاده از هوش مصنوعی در صنعت معدن می تواند کارایی این صنعت را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. می توان از آن برای تجزیه و تحلیل داده های زمین شناسی مانند محتوای مواد معدنی و کیفیت سنگ معدن و همچنین داده های زیست محیطی که بر عملیات معدنی مانند کیفیت هوا و آب تأثیر می گذارد استفاده کرد. همچنین می‌توان از آن برای استخراج خودکار برای بهینه‌سازی تجهیزات استخراج، در نتیجه افزایش بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها و به حداقل رساندن خطرات استفاده کرد.
اعتبار مالیاتی تحقیق و توسعه
اکنون اعتبار مالیاتی دائمی تحقیق و توسعه (R&D) برای شرکت‌هایی که محصولات، فرآیندها و/یا نرم‌افزار جدید یا بهبودیافته را توسعه می‌دهند در دسترس است.
چاپ سه بعدی می تواند به افزایش اعتبار مالیاتی تحقیق و توسعه شرکت کمک کند. دستمزد کارکنان فنی ایجاد، آزمایش و بازنگری نمونه‌های اولیه چاپ شده سه بعدی را می‌توان به عنوان درصدی از زمان واجد شرایط صرف شده برای اعتبار مالیاتی تحقیق و توسعه در نظر گرفت. به طور مشابه، زمانی که به عنوان روشی برای بهبود فرآیند استفاده می شود، زمان صرف شده برای ادغام سخت افزار و نرم افزار پرینت سه بعدی به عنوان یک فعالیت واجد شرایط به حساب می آید. در نهایت، زمانی که برای مدل‌سازی و پیش تولید استفاده می‌شود، هزینه‌های رشته‌های مصرف‌شده در طول فرآیند توسعه نیز ممکن است بازیابی شود.
چه برای ایجاد و آزمایش نمونه های اولیه استفاده شود و چه برای تولید نهایی، پرینت سه بعدی یک شاخص عالی است که فعالیت های واجد شرایط R&D Credit انجام می شود. شرکت‌هایی که این فناوری را در هر نقطه‌ای اجرا می‌کنند باید استفاده از اعتبارات مالیاتی تحقیق و توسعه را در نظر بگیرند
نتیجه
پرینت سه بعدی و هوش مصنوعی تنها تعدادی از فناوری‌هایی هستند که فرصت‌های جدیدی را برای صنعت تولید مس و به‌طور کلی معدن‌کاری می‌گشایند. با فناوری پرینت سه بعدی، قطعات مسی پیچیده‌تر را می‌توان سریع‌تر و با افزایش سرعت و کارایی تولید کرد. ادغام الگوریتم های هوش مصنوعی در فرآیند تولید می تواند به همان اندازه شاهد افزایش تصاعدی در کارایی، بهره وری و کنترل کیفیت باشد. هر دو فرآیند نشانه های مثبتی از رشد در صنعت معدن و تولید می دهند.