تکنولوژی‌های نوین در ماشین‌آلات صنعتی: انقلاب در تولید و بهره‌وری

ماشین آلات به‌عنوان زیربنای بنیادی رشد پایدار و توسعه اقتصادی کشورها شناخته می‌شوند. به همین دلیل دولت‌های بسیاری برای طراحی و تولید این دستگاه‌ها به تکنولوژی‌های نوین دقت می‌کنند. در سال‌های اخیر با کمک فناوری‌های پیشرفته قطعات صنعتی پیچیده فراوانی با هدف تولید ماشین‌های صنعتی ساخته می‌شوند که به ارتقای کیفیت این دستگاه‌ها و افزایش بهره‌وری در بخش صنعت می‌انجامد.

در این مقاله علاوه بر بررسی تکنولوژی‌های نوین در طراحی و تولید قطعات ماشین آلات صنعتی به معرفی ماشین‌کاری، فناوری‌های چاپ سه‌بعدی، برش لیزری و خنک‌کاری پیشرفته و نقش رباتیک در ساخت قطعات صنعتی می‌پردازیم. پس با ما همراه باشید.

بررسی تکنولوژی های نوین در ساخت قطعات ماشین آلات صنعتی

بخش تولید در تمام کشورها به‌عنوان اصلی‌ترین منبع رشد اقتصادی شناخته می‌شود که برای افزایش بهره‌وری نیازمند استفاده از دستگاه‌هایی است که فرایند تولید را تسهیل و تسریع کنند. در سال‌های اخیر تولید قطعات موردنیاز ساخت ماشین‌های صنعتی به‌وسیله تکنولوژی‌های نوین و فناوری‌های نوظهور بخش‌های تولید و صنعت را متحول کرده است. نتیجه آن نیز افزایش کارایی و نوآوری و تسریع فعالیت‌های سازمان‌های زیادی بوده است.

فناوری تولید با چندین نقطه عطف محوری مشخص می‌شود، از جمله ساخت موتور بخار در دوران انقلاب صنعتی و اتوماسیون یا خودکارسازی در قرن بیستم. رباتیک، اینترنت اشیا یا IoT، هوش مصنوعی یا AI، یادگیری ماشین یا ML، چاپ سه‌بعدی و رایانش ابری و تجزیه‌وتحلیل داده‌ها بعضی دیگر از تکنولوژی‌هایی هستند که فرایند ساخت قطعات ماشین آلات صنعتی را دگرگون کرده‌اند.

برای آشنایی بیشتر با این دستگاه‌ها در صنعت و کاربردهایشان مقاله معرفی جامع ماشین آلات سنگین صنعتی؛ انواع و کاربردهای آن را مطالعه کنید.

توضیحاتی در مورد ماشین کاری

از ماشین‌کاری در بخش صنعت با هدف ساخت قطعات موردنیاز دستگاه‌های پیچیده استفاده می‌شود. در این روش یک تیغه به طور دورانی با مواد اولیه ساخت قطعه برخورد می‌کند و به‌تدریج قطعه‌های اضافی به دلیل ایجاد اصطکاک میان دو فلز به‌صورت براده از مواد خام جدا می‌شوند و قطعه فرم مشخصی به خود می‌گیرد. معمولاً هدف استفاده از ماشین‌کاری برای براده‌برداری از قطعات فلزی است. با وجود این در بعضی مواقع از آن برای ساخت قطعه‌های پلاستیکی، چوبی و سرامیکی هم استفاده می‌کنند.

در این سال‌ها این روش ساخت قطعه به‌صورت مدرن و با کمترین میزان دخالت انسانی انجام می‌شود و احتمال بروز خطا و اشتباه را به حداقل می‌رساند. امکان تولید قطعات انواع ماشین آلات صنعتی با دقت و کیفیت بالا و افزایش سرعت کار از مهم‌ترین مزایای بهره‌گرفتن از تجهیزات روز دنیا به شمار می‌روند. از انواع روش‌های ماشین‌کاری می‌توانیم به تراشکاری، دریل‌کاری و فرزکاری اشاره کنیم.

فناوری چاپ سه‌بعدی و کاربرد آن

فناوری چاپ یا پرینت سه‌بعدی در سال ۱۹۸۰ میلادی در قالب یک نسخه ابتدایی ابداع شد. این تکنولوژی در سال‌های اخیر تغییرات گسترده‌ای داشته که آن را به یک فناوری پیشرفته تبدیل کرده است. در حقیقت ماشین آلات چاپ سه‌بعدی عبارت‌اند از دستگاه‌هایی که متخصصان با استفاده از آن‌ها فایل‌های دیجیتال را به اجسام سه‌بعدی تبدیل می‌کنند.

این پروسه در سه مرحله اصلی ساخت فایل سه‌بعدی، ساخت فایل STL مدل و چاپ مدل انجام می‌شود. پس از آن قطعات چاپ‌شده مدل طی عملیاتی فنی و دقیق جدا شده و در نهایت به‌وسیله فرایند پس‌پردازش یا Post-Processing قطعات از طریق روش‌های مختلفی مثل قرارگرفتن در مقابل اشعه ماورای‌بنفش تولید می‌شوند.

این ماشین آلات در صنعت کاربردهای گسترده‌ای دارند و به کارخانه‌ها و استارتاپ‌ها امکان می‌دهند تا در صنایع مختلف با صرف هزینه کمتر و در زمان کوتاه‌تر نمونه‌های اولیه محصولات یا قطعات موردنیاز خود را تولید کنند.

هوا و فضا

این فناوری در فرایند تولید موشک‌هایی که به فضا فرستاده می‌شوند، نقش دارد. هرچند در حال حاضر به دلیل بالابودن هزینه ماشین آلات صنعتی مربوطه و سایر هزینه‌های مرتبط با چاپ سه‌بعدی کمتر از آن استفاده می‌شود. با وجود این مهندسان روشی جدید ابداع کرده‌اند که به‌وسیله لیزر چاپ سه‌بعدی سازه‌ها را با سرعت زیاد و در مقیاس نانو فراهم می‌کند.

معماری

با استفاده از این فناوری امکان ساخت مدل‌ها و ماکت‌های بادوام در زمانی بسیار کوتاه میسر شده است. چاپ سه‌بعدی معماران را قادر می‌سازد تا در زمانی کوتاه نمونه‌هایی دقیق از مدل‌های موردنظر خود ایجاد کنند.

تجهیزات پزشکی

مهندسان پزشکی برای طراحی دقیق تجهیزات، ساخت محصولات باکیفیت و تولید اندام‌های مصنوعی به قالب‌هایی ساخته‌شده با ابعاد مناسب و مواد مرغوب نیاز دارند. ماشین آلات مرتبط با چاپ سه‌بعدی علاوه بر رفع این نیاز امکان تولید بعضی از اندام‌های داخلی انسان مانند قلب را با استفاده از سلول‌های بنیادی فراهم کرده‌اند. فراگیرشدن این قابلیت در آینده مشکلات مربوط به پیوند اعضا را از بین خواهد برد.

خودروسازی

جلوگیری از کوچک‌ترین خطاها در صنعت خودروسازی و طراحی دقیق تجهیزات از مزایای به‌کارگیری دستگاه‌های چاپ سه‌بعدی به شمار می‌روند. امکان تسریع فرایند ساخت قطعات دقیق و باکیفیت و رشد و نوآوری در تولید از دیگر دلایلی هستند که مهندسان این صنعت به استفاده از این فناوری روی آورده‌اند.

فناوری برش لیزری

با استفاده از این فناوری و به‌وسیله اشعه لیزر می‌توان نیروی بسیار زیادی تولید کرد که امکان ایجاد برش را روی اجسام و سطوح موردنظر فراهم می‌کند. متخصصان با استفاده از فناوری برش لیزری که با نام laser cutting نیز شناخته می‌شود، به‌وسیله پرتوهای لیزر طرح‌هایی روی اشیا و سطوحی مثل سیلیکون و سرامیک ایجاد می‌کنند.

تسریع سرعت برش و حکاکی روی مواد، افزایش تیراژ کار، ازبین‌بردن احتمال بروز خطاهای انسانی، پایین‌بودن هزینه تعمیر، مصرف برق اندک و امکان نگهداری آسان از مزایای استفاده از این دستگاه‌ها به‌حساب می‌آیند. کاربردهای محصولات مرتبط با این تکنولوژی بسیار گسترده هستند و صنایع مختلفی از آن‌ها بهره می‌برند.

حکاکی فلزات

حکاکی فلزات نیاز به دقت و ظرافت بسیار زیادی دارد و دستگاه‌های مخصوص برش لیزری که به‌وسیله برنامه‌های کامپیوتری کنترل می‌شوند، باید آن را انجام دهند. در فرایند حکاکی فلزات دستگاه برش قسمتی از قطعه را برش می‌زند و برنامه کامپیوتری به تعیین عمق حکاکی کمک می‌کند.

برش‌کاری

برای برش‌کاری مواد مختلف از ماشین آلات قوی مثل دستگاه فرز استفاده می‌شود. استفاده از این دستگاه‌ها در انواع صنایع رایج است و فرایند تولید قطعات را تسریع و تسهیل می‌کنند.

فناوری‌های خنک‌کاری پیشرفته

استفاده از فناوری‌های روز دنیا در تولید خنک‌کننده‌های ماشین‌های صنعتی عملکرد دستگاه‌ها را ارتقا می‌دهد و به افزایش کارایی و طول عمر مفید آن‌ها کمک می‌کند. کاهش هزینه تعویض و تعمیر قطعات و تسهیل نگهداری از این ماشین‌ها از جمله مزایای استفاده از تکنولوژی‌های مدرن و پیشرفته خنک‌کاری است.

در گذشته با هدف کنترل حرارت فرایند برش در ماشین‌های صنعتی از روغن‌های ساده استفاده می‌کردند. پخش‌کردن روغن‌های حیوانی و گیاهی به‌صورت دستی روی قطعات دستگاه‌ها علاوه بر جلوگیری از افزایش بیش از حد دما به روان‌تر شدن قطعات و ممانعت از بروز اصطکاک و ساییدگی میان آن‌ها کمک می‌کرد.

در صورت مقدار ناکافی روغن یا در بعضی شرایط خاص، این شیوه خنک‌کاری صدمه‌های جدی به قطعات دستگاه وارد می‌کرد. در سال‌های اخیر استفاده از فناوری‌های جدیدی مثل خنک‌کننده‌های نانوسیال مزایای فراوانی داشته است. از جمله:

افزایش رسانایی حرارتی

خواص ترمودینامیکی قوی و سطح تماس زیاد ذرات نانو رسانایی حرارتی سیال را افزایش می‌دهد و به بهبود انتقال حرارت کمک می‌کند.

بهینه‌سازی عملکرد دستگاه‌ها

افزایش قابلیت خنک‌کنندگی حرارت ناشی از فرایندهای برش را کم کرده و علاوه بر حفظ تعادل دمای کلی سیستم به بهبود عملکرد و کارایی قطعات کمک می‌کند.

امکان خنک‌سازی ماشین آلات بدون نیاز به سیستم‌های بزرگ

استفاده از این روش خنک‌سازی نیاز به سیستم‌های بزرگ و پیچیده را از بین می‌برد و دما را به‌صورت مؤثرتری کنترل می‌کند.

افزایش طول عمر مفید قطعات

کاهش حرارت ناشی از برش و جلوگیری از ساییدگی قطعات در افزایش دوام و ماندگاری آن‌ها مؤثر است و هزینه‌های تعمیر و تعویض قطعات را به حداقل خواهد رساند.

کمترشدن اثرات مخرب زیست‌محیطی

اثر مخرب بعضی از انواع ذرات نانو بر محیط‌زیست در مقایسه با سیالات خنک‌کننده سنتی به مراتب کمتر است.

کارایی در شرایط متفاوت

نانو سیالات خواص خود را در طیف گسترده‌ای از درجه‌های حرارتی حفظ می‌کنند. به همین دلیل امکان استفاده از آن‌ها در شرایط مختلف وجود دارد.

نقش رباتیک در ساخت قطعات صنعتی

پیشرفت رباتیک صنعتی باعث ایجاد تحولی چشمگیر در خطوط تولید و مونتاژ شده است. افزایش ایمنی، بهره‌وری و دقت تولید و کاهش هزینه‌های ساخت بعضی از مهم‌ترین مزایای بهره‌گیری از رباتیک در ساخت قطعات صنعتی به شمار می‌روند.

جوشکاری، مونتاژ قطعات، حمل‌ونقل، بسته‌بندی و نقاشی بعضی از وظایف ربات‌ها در صنایع گوناگون محسوب می‌شوند. ربات‌های مونتاژ با دقت و ظرافت بسیار زیادی بردهای الکترونیکی را مونتاژ کرده و قطعات مکانیکی را به یکدیگر متصل می‌کنند. استفاده از ربات‌ها در فرایند جوشکاری نیز احتمال آسیب به نیروی انسانی را کاهش می‌دهد و به ایجاد جوش‌های یکنواخت و دقیق کمک می‌کند.

ربات‌های پوشش‌دهی و نقاشی در صنایعی مثل خودروسازی برای رنگ‌کاری و ایجاد پوشش‌های محافظتی مورد استفاده قرار می‌گیرند و ربات‌های حمل‌ونقل در خطوط تولید وظیفه چیدمان، بسته‌بندی و جابه‌جایی کالاها را بر عهده دارند.

از اصلی‌ترین مزایای استفاده از این ربات‌ها در ساخت قطعات ماشین آلات می‌توانیم به افزایش بهره‌وری، ارتقای کیفیت محصولات، کاهش هزینه‌ها و افزایش ایمنی کار اشاره کنیم.

سخن پایانی

استفاده از ماشین آلات طراحی‌شده به‌وسیله تکنولوژی‌ها و فناوری‌های نوین بخش صنعت را در حوزه‌های مختلف دگرگون کرده است. خرید ماشین آلات مزایای زیادی مثل افزایش دقت طراحی و تولید و کاهش هزینه‌های ساخت دارد و به ایمنی هرچه بیشتر محیط کار کمک می‌کند. این دستگاه‌ها با کاربردهای متعدد و متنوع تولید شده‌اند و پاسخگوی نیازهای اصلی صنایع گوناگون هستند. برای اطمینان از کیفیت و هزینه، توصیه می‌کنیم این محصولات را از فروشگاه اینترنتی تجهیزات صنعتی کولیس تهیه کنید.