رفتن به نوشته‌ها

مزایا و کاربردهای پرینت سه بعدی آلومینیومی « Fabbaloo


مدل بلوک موتور آلومینیومی پرینت سه بعدی [Source: ExOne]

چارلز گولدینگ و آندرسا بونافه به کاربردهای اخیر افزودنی با استفاده از فلز آلومینیوم نگاه می کنند.

ارائه ترکیبی منحصر به فرد از خواص ارزشمند، آلومینیوم یکی از مهمترین مواد مهندسی زمان ما است. تقریباً در همه جا وجود دارد، از خانه ها و اتومبیل های ما گرفته تا غذاهای بسته بندی شده و تلفن های همراه.

با چگالی کم، آلومینیوم یکی از سبک ترین فلزات در جهان است (تقریبا سه برابر سبک تر از آهن). دارای رسانایی حرارتی بالا، مقاومت در برابر خوردگی عالی و انعطاف پذیری قابل توجه است (این فلز دومین فلز چکش خوار است). آلومینیوم که به راحتی ریخته گری، ماشینکاری و شکل می گیرد، قادر به تشکیل آلیاژ با عناصر شیمیایی متعدد دیگر است، ویژگی که کاربردهای بالقوه آن را گسترش می دهد. همچنین غیر مغناطیسی، بدون جرقه و غیر سمی است.

بازار آلومینیوم توسط کاربر نهایی [Source: Allied Market Research]

جای تعجب نیست که آلومینیوم برای طیف گسترده ای از صنایع، از جمله ساخت و ساز، خودروسازی، هوانوردی، انرژی، غذا و غیره ضروری شده است. با ارزش 148.1 میلیارد دلار آمریکا در سال 2021، انتظار می رود بازار جهانی آلومینیوم در دهه آینده با CAGR 5.82 درصد رشد کند، به 258.3 میلیارد دلار در سال 2031 رسید.

نوسانات اخیر

قیمت آلومینیوم 5 ساله USD/lb [Source: Mining.com]

قیمت آلومینیوم طی چند ماه گذشته نوسانات قابل توجهی را تجربه کرده است. فلز آسیب دید کاهش ارزش بیش از 40 درصد پس از رسیدن به اوج خود در ماه مارس گذشته. افزایش قیمت انرژی منجر به کاهش قابل توجهی در اروپا شده است تولید به پایین ترین حد خود از دهه 1970 رسیده است.

با این حال، کارشناسان پیش بینی می کنند قیمت ها باید در میان مدت افزایش یابد به دلیل افزایش ظرفیت محدود کارخانه ذوب و بهبود تقاضا ناشی از سرمایه‌گذاری‌های سبز جهانی، مانند وسایل نقلیه الکتریکی، پنل‌های خورشیدی، و شبکه‌های انرژی تجدیدپذیر، که بیشتر آن‌ها آلومینیوم فشرده هستند.

پیشبرد پایداری

بی‌ثباتی کنونی همراه با نقش آن در فناوری‌های سبز در حال ظهور، اهمیت بازنگری در شیوه‌های تولید آلومینیوم را نشان می‌دهد. آلکوآ، رهبر صنعت، پایداری را پیشرفته کرده است، با تکیه بر انرژی های تجدیدپذیر برای تامین انرژی بیش از 80 درصد از عملیات ذوب. این شرکت که در 10 کشور وجود دارد، محصولات آلومینیومی کم کربن را از طریق خط تولید سوستانا، که دارای ردپای کربن تقریباً 3.5 برابر بهتر از میانگین صنعت است.

تکنولوژی ELYSIS™ [Source: Green Car Congress]

Alcoa با هدف رسیدن به انتشار خالص گلخانه ای تا سال 2050، تکنولوژی ELYSIS™که جایگزین آندهای کربن مورد استفاده در ذوب سنتی آلومینیوم با مواد بی اثر و اختصاصی می شود. این فرآیند نوآورانه اکسیژن خالص را به عنوان یک محصول جانبی منتشر می کند و تمام انتشار گازهای گلخانه ای را حذف می کند.

کاربردهای پرینت سه بعدی

همانطور که چشم انداز آلومینیوم روشن می شود و جایگزین های تولید پایدارتر ظاهر می شود، جالب است که کاربردهای پرینت سه بعدی گسترده آن را در نظر بگیریم. پاراگراف‌های زیر نشان می‌دهند که چگونه ویژگی‌های منحصربه‌فرد آلومینیوم را می‌توان با انعطاف‌پذیری طراحی و کارایی هزینه تولید افزودنی افزایش داد.

در صنعت هوافضا، آلیاژهای آلومینیوم اغلب یک ماده ترجیحی هستند، به دلیل ویژگی های مقاوم در برابر خوردگی و قابلیت های مقاومت بالا مورد نیاز مهندسی است. یک جایگزین سبک وزن برای فولاد، یک ماده ایده آل برای انواع اجزای هواپیما و کاربردهای هوافضا است. کفایت برای استفاده در اجزای کوچک و پیچیده، آلومینیوم را به یک جایگزین چاپ سه بعدی جالب برای هوافضا تبدیل می کند.

بوئینگ از این ترکیب استراتژیک بهره می برد. این شرکت چندملیتی آمریکایی اخیراً با AML3D برای توسعه و تولید قطعات تست ساختاری آلومینیوم پرینت سه بعدی با استفاده از فرآیند اختصاصی ساخت افزودنی سیم (WAM). طبق AML3D“این اجزای کلیدی شامل چاپ گسترده آلومینیوم با استحکام بالا هستند، یک برنامه آزمایش فشرده که در مقایسه با آزمایش اجزای ساختاری است و با الزامات تضمین کیفیت AS9100D برای قطعات “پرواز” مطابقت دارد.

دیویت پرینت سه بعدی [Source: Austal]

همکاری AML3D با Austal استفاده از پرینت سه بعدی آلومینیومی را در صنعت کشتی سازی بیشتر نشان می دهد. پس از تحقیقات گسترده، تولید و آزمایش، Austal استرالیا تأییدیه ای را برای دیویت بازیابی پرسنل تولید شده دریافت کرد از DNV، یک متخصص مستقل در مدیریت ریسک و تضمین کیفیت. این سازه تقریباً 10 فوتی ساخته شده از آلومینیوم، تمام الزامات مشخصات بین‌المللی و دریایی را برآورده می‌کند و پتانسیل تغییر مرحله بهره‌وری در کشتی‌سازی را نشان می‌دهد.

بخش خودرو نیز از آلومینیوم پرینت سه بعدی بهره برده است. در مارس 2021، ExOneپیشرو در فناوری چاپ سه بعدی بایندر جت و شرکت فورد موتور از یک محصول جدید رونمایی کرد فرآیند در انتظار ثبت اختراع برای بایندر جت آلومینیوم 6061یکی از پرکاربردترین آلیاژهای آلومینیوم در جهان است که قطعات نهایی را با چگالی 99 درصد و خواص مواد قابل مقایسه با ساخت سنتی تحویل می دهد. را شرکت ها تاکید می کنند چگونه “پخت قطعات دقیق در آلومینیوم می تواند مزایای جدیدی را در تولید باز کند، مانند طراحی قطعات سبک وزن جدید که طراحی و عملکرد سیستم را بهبود می بخشد”.

فراتر از مثال های بالا، چاپ سه بعدی آلومینیومی می تواند به پیشرفت نوآوری در بسیاری از صنایع دیگر، از جمله بسته بندی، سیم کشی و انرژی های تجدیدپذیر کمک کند. شرکت‌های درگیر در برنامه‌های تولید افزودنی باید از فرصت اعتبار مالیاتی تحقیق و توسعه که در زیر توضیح داده شده است استفاده کنند.

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 نمونه های اولیه چاپ شده سه بعدی را می توان 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

ترکیب منحصربه‌فرد ویژگی‌های آلومینیوم همراه با انعطاف‌پذیری طراحی و کارایی فناوری چاپ سه بعدی می‌تواند به پیشرفت نوآوری و بهره‌وری در صنایع مختلف، از هوافضا و کشتی‌سازی تا بسته‌بندی و انرژی‌های تجدیدپذیر کمک کند.



منبع

منتشر شده در اخبار پرینتر و چاپ سه بعدی