कार्बन-फायबर 3D प्रिंटरचे लक्ष्य ड्रोन आणि विमानांच्या भागांचे मोठ्या प्रमाणात उत्पादन

Impossible Objects ने कार्बन-फायबर उत्पादन वाढवण्यासाठी $40 दशलक्ष उभारले

इलिनॉयमध्ये मुख्यालय असलेल्या उत्पादन तंत्रज्ञान कंपनी Impossible Objects ने कार्बन-फायबर संमिश्रांभोवती तयार केलेल्या उच्च-गती ऍडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग प्लॅटफॉर्मचा विस्तार करण्यासाठी $40 दशलक्ष निधी मिळवला आहे. कंपनीची घोषित महत्त्वाकांक्षा स्पष्ट आणि असामान्यपणे औद्योगिक आहे: प्रोटोटाइपिंग नाही, एक-वेळचे प्रात्यक्षिक तुकडे नाही, तर एरोस्पेस आणि ड्रोन उत्पादक सध्या साचे, प्रेस आणि ऑटोक्लेव्हमधून मिळवतात अशा मजबूत भागांचे मोठ्या प्रमाणात उत्पादन.

हा फरक महत्त्वाचा आहे. ऍडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग उद्योगातील बहुतेकांनी दोन दशके वेगवान प्रोटोटाइपिंगचे वचन विकले आहे, आणि ते मोठ्या प्रमाणात पूर्ण केले आहे. संरचनात्मक घटकांच्या पुनरावृत्तीयोग्य, खर्च-स्पर्धात्मक उत्पादनाचा उंबरठा ओलांडणारे खूपच कमी खेळाडू आहेत. Impossible Objects त्याची तंत्रज्ञान रेषेच्या त्या कठीण बाजूला ठेवत आहे, ज्यात ड्रोन आणि विमानांचे भाग लक्ष्य अनुप्रयोग म्हणून नावे दिली आहेत.

कार्बन फायबरने 3D प्रिंटिंगला का प्रतिकार केला

थर्मोप्लास्टिक्स सहज प्रिंट होतात. सतत फायबर मजबुतीकरण होत नाही. अडचण थर-थराने सामग्री जमा करण्यात नाही, तर मजबूत, संरेखित फायबर पॉलिमर मॅट्रिक्समध्ये अशा प्रकारे ठेवण्यात आहे की ते बांधणी प्रक्रियेत टिकून राहतील आणि अंदाज करण्यायोग्य यांत्रिक गुणधर्म निर्माण करतील.

पारंपरिक कार्बन-फायबर संमिश्र उत्पादन हे हाताने किंवा मशीनने घातलेल्या विणलेल्या कापड आणि इपॉक्सीने सोडवते, नंतर उष्णता आणि दाबाखाली क्यूअर करते. परिणामी भाग कडक आणि हलके असतात, म्हणूनच एरोस्पेसने दशकांपासून त्यांच्यावर अवलंबून राहिले आहे. परंतु टूलिंग महाग आहे, चक्र वेळा लांब आहेत, आणि डिझाइन बदलांसाठी नवीन साचे आवश्यक आहेत. ऍडिटिव्ह पद्धती त्या टूलिंग खर्चाला संकुचित करण्याचे आणि मोल्डिंग पोहोचू शकत नाही अशा भूमिती उघडण्याचे वचन देतात. ऐतिहासिकदृष्ट्या व्यापार-ऑफ कमकुवत भाग, मंद थ्रूपुट, किंवा दोन्ही आहे.

ही तफावत भरून काढण्यासाठी एकाच वेळी अनेक समस्या सोडवणे आवश्यक आहे:

• अर्थपूर्ण कडकपणा आणि मजबुती देण्यासाठी पुरेसे उच्च प्रमाणात कार्बन फायबर भागात मिळवणे.
• प्रति-भाग खर्च प्रस्थापित प्रक्रियांशी स्पर्धा करेल इतक्या उच्च बांधणी गती राखणे.
• भाग ते भाग सातत्यपूर्ण, पुनरावृत्तीयोग्य गुणधर्म मिळवणे, ज्याची प्रमाणन व्यवस्था मागणी करते.
• एका मशीनपासून सतत चालू शकणाऱ्या उत्पादन सेलपर्यंत विस्तार करणे.

नवीन निधी त्यापैकी शेवटच्या मुद्द्यासाठी आहे, आणि कंपनीचे उच्च-गती असे वर्णन सूचित करते की पहिले तीन मुद्दे आधीच बऱ्यापैकी सोडवले गेले आहेत असा त्यांचा विश्वास आहे.

ड्रोन बाजार हे अल्पकालीन बक्षीस आहे

मुद्रित कार्बन-फायबर संरचनांसाठी मानवरहित विमाने हा स्पष्ट पहिला बाजार आहे. ड्रोन उत्पादक वेगाने पुनरावृत्ती करतात, व्यावसायिक विमानांच्या तुलनेत तुलनेने कमी प्रमाणात बांधतात, आणि भाग कार्यरत असतील तर नवीन उत्पादन पद्धतींबद्दल असामान्यपणे सहिष्णु असतात. एअरफ्रेम, आर्म्स, मोटर माउंट्स आणि स्ट्रक्चरल हाउसिंग सर्व कार्बन-फायबर संमिश्र देतात त्या कमी वजन आणि उच्च कडकपणाच्या संयोजनाचा फायदा घेतात.

या क्षेत्रातील मागणी अलीकडच्या वर्षांत खूपच तातडीची झाली आहे, संरक्षण संस्था, लॉजिस्टिक्स ऑपरेटर आणि कृषी वापरकर्ते सर्व कमी युनिट खर्चात एअरफ्रेमची वेगवान डिलिव्हरीसाठी दबाव आणत आहेत. टूलिंग काढून टाकणारी आणि डिझाइन सुधारणेपासून तयार भागापर्यंतचा मार्ग लहान करणारी उत्पादन पद्धत त्या वातावरणात चांगली बसते.

• वेगवान डिझाइन पुनरावृत्ती: मुद्रित भाग पुन्हा टूलिंगशिवाय सुधारित केले जाऊ शकतात.
• भाग एकत्रीकरण: असेंब्ली एकाच मुद्रित घटकांमध्ये संकुचित होऊ शकतात.
• कमी किमान ऑर्डर प्रमाण: लहान उत्पादन रन किफायतशीर राहतात.
• ऑनशोअरिंग क्षमता: डिजिटल उत्पादन आयात केलेल्या टूलिंगवर कमी अवलंबून असते.

विमानांचे भाग आणि प्रमाणन अडथळा

व्यावसायिक आणि संरक्षण विमानचालन हे खूप मोठे बक्षीस आहे, परंतु खूप हळू देखील. प्रमाणित विमानातील प्रत्येक संरचनात्मक बदल चाचणी डेटा आणि प्रक्रिया नियंत्रणांसह न्याय्य ठरवला पाहिजे जे भाग बॅचनंतर बॅच अंदाजानुसार वागतो हे दर्शवतात. ऍडिटिव्ह प्रक्रिया चल — सामग्री फीड, मशीन कॅलिब्रेशन, बांधणी अभिमुखता — सादर करतात ज्यांची नियामक काळजीपूर्वक तपासणी करतात.

म्हणूनच एरोस्पेस ऍडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंगचा पाठपुरावा करणाऱ्या कंपन्या प्राथमिक संरचनेत विक्री करण्यापूर्वी वर्षानुवर्षे allowables डेटा गोळा करतात. मुद्रित अंतर्गत घटक, ब्रॅकेट्स आणि दुय्यम संरचना वेगाने पुढे गेल्या आहेत, आणि उच्च-गती कार्बन-फायबर प्रिंटिंगसाठी हा संभाव्य अल्पकालीन मार्ग आहे. त्या अनुप्रयोगांमधील यश लोड-बेअरिंग एअरफ्रेम भागांमध्ये अधिक पुढे जाण्यासाठी आवश्यक सांख्यिकीय नोंद तयार करते.

$40 दशलक्षची फेरी काय दर्शवते

औद्योगिक उत्पादन स्टार्टअपसाठी या आकाराचा निधी उल्लेखनीय आहे. त्या प्रमाणातील भांडवल सामान्यतः मशिनरी, सुविधा विस्तार, सामग्री विकास आणि ग्राहक पात्रता कार्यक्रमांना समर्थन देण्यासाठी आवश्यक अभियांत्रिकी कर्मचाऱ्यांसाठी राखीव असते — विपणनासाठी नाही. याचा अर्थ कंपनी प्रक्रिया सिद्ध करण्यापासून ती औद्योगिकीकरणाकडे जात आहे.

हे गुंतवणूकदारांचे लक्ष पुरवठा साखळीच्या अनाकर्षक मध्यभागाकडे व्यापक बदल देखील प्रतिबिंबित करते. सॉफ्टवेअर आणि ग्राहक अनुप्रयोगांनी वर्षानुवर्षे तंत्रज्ञान निधीवर वर्चस्व गाजवले; प्रगत उत्पादन, संमिश्र आणि उत्पादन उपकरणांनी नवीन रस निर्माण केला आहे कारण सरकारे आणि मोठे कंत्राटदार देशांतर्गत औद्योगिक क्षमता पुन्हा उभारण्यासाठी आणि नाजूक जागतिक पुरवठा मार्गांवरील अवलंबित्व कमी करण्यासाठी पाहत आहेत.

मोल्डिंगऐवजी प्रिंटिंगचे अर्थशास्त्र

कार्बन-फायबर ऍडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंगने पारंपरिक संमिश्र उत्पादनाला खरोखर आव्हान देण्यासाठी, गणित प्रति भाग एकूण खर्चावर चालले पाहिजे, केवळ मशीनच्या वेगावर नाही. मोल्डिंग उच्च-प्रमाण, स्थिर डिझाइनमध्ये जिंकते जिथे टूलिंग खर्च हजारो एकसारख्या तुकड्यांमध्ये अमॉर्टाइझ होतो. डिझाइन बदलतात, प्रमाण माफक असते, किंवा भूमिती स्वच्छ मोल्ड करण्यासाठी खूप गुंतागुंतीची असते तेव्हा प्रिंटिंग जिंकते.

ड्रोन उत्पादन आज प्रिंटिंग-अनुकूल क्षेत्रात सरळ बसते. विमानांचे भाग अंशतः तिथे आहेत — दुय्यम संरचना आणि अंतर्गत घटक, होय; दीर्घकालीन प्राथमिक संरचना, अजून नाही. बांधणी गती वाढते आणि सामग्री खर्च कमी होतो तसे, क्रॉसओव्हर बिंदू उच्च प्रमाणाकडे सरकतो, जे नेमके मोठ्या प्रमाणात उत्पादन हे वाक्य सूचित करते.

पुढे काय पाहावे

ही ढकलगाडी प्रेस रिलीजऐवजी खऱ्या उत्पादन क्षमतेत रूपांतरित होते का हे अनेक निर्देशक उघड करतील.

• पायलट कार्यक्रमांऐवजी नामनिर्देशित ग्राहक आणि पाठवलेल्या भागांचे प्रमाण.
• मुद्रित कार्बन-फायबर भागांसाठी प्रकाशित यांत्रिक गुणधर्म डेटा.
• एरोस्पेस प्राइम्स किंवा संरक्षण संस्थांसोबत पात्रता कार्याचा पुरावा.
• मशीन ताफ्यांचा विस्तार, जो प्रयोगशाळेतील स्वारस्याऐवजी उत्पादन मागणी दर्शवतो.

Impossible Objects त्याच्या मशीनमधून कार्बन-फायबर भाग उत्पादन दरांवर आणि अभियंते विश्वास ठेवतात अशा गुणधर्मांसह बाहेर पडतात हे दाखवू शकले, तर परिणाम ड्रोनच्या पलीकडे विस्तारतात. तीच क्षमता ऑटोमोटिव्ह संरचना, औद्योगिक उपकरणे आणि मजबुती-ते-वजन गुणोत्तर डिझाइन चालवते अशा कोणत्याही उत्पादनावर लागू होईल. सध्या, $40 दशलक्ष कंपनीला तो युक्तिवाद मांडण्यासाठी वेळ आणि मशिनरी खरेदी करते — आणि ऍडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग उद्योग वर्षानुवर्षे करत असलेल्या दाव्यामागे एक ठोस आकडा ठेवते.

हा लेख Interesting Engineering च्या अहवालावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.