شرکت Vital Auto، واقع در قلب صنعت خودروسازی پادشاهی متحده بریتانیا، یک استودیوی طراحی صنعتی است که تخصص شگرفی در حوزه طراحی خودرو دارد. مشتریان برجسته این شرکت، در حقیقت خود، غول‌های تولید کننده خودرو به حساب می‌آیند که از میان آن‌ها می‌توان ولوو، نیسان، لوتوس، مک‌لارن، جیلی و تاتا و بسیاری دیگر را نام برد. شی مرادی، معاون بخش نوآوری و فناوری تجربی این شرکت می‌گوید: «مشتریان معمولا به ما مراجعه می‌کنند تا مرزهای ممکن بودن را از پس آنچه فناوری ایجاد کرده است، جا به جا کنند.» زمانی که تولیدکنندگان زمان کافی برای محک قابلیت‌های خودشان نداشته باشند، به توانایی‌های وایتال اتو تکیه می‌کنند. این شرکت نیز با پذیرش چالش‌های مختلف، سعی می‌کند ایده‌ها، طرح‌های اولیه، طراحی‌های صنعتی و جزییات فنی را به شکل فیزیکی و واقعی تبدیل کند.
در سال ۲۰۱۵، سه دوست از شغل‌هایی که داشتند انصراف دادند و باهم، Vital Auto را تاسیس کردند. آن‌ها تصمیم گرفتند که در زمان مناسب، مغازه خود را در یک گاراژ افتتاح کنند. ابرخودروی مفهمومی EP9، محصول شرکت NIO، یکی از اولین قراردادهایی بود که وایتال اتو امضا کرد؛ ساخت نمونه‌های اولیه خودرو به صورت واقعیت‌گرا و با کیفیت، از نتایجی بود که پروژه EP9 برای تیم پروژه وایتال اتو به ارمغان آورد.
تیم وایتال اتو کار خود را بر اساس خواسته مشتری، از هر جایی می‌تواند آغاز کند؛ از مرحله پیاده‌سازی یک طرح اولیه ساده روی کاغذ، یا طراحی آماده یک خودرو. این تیم، خودرو را تنها از یک صفحه خالی توسعه می‌دهد و سپس همه کامپیوترهای مرکزی، عناصر داخلی و خارجی، خروجی‌ها و ورودی‌ها و همنیطور اجزای تعاملی آن را طراحی می‌کند. تعداد افرادی که در یک پروژه کار می‌کنند، از پنچ تا سی نفر متغیر است و مدت زمان انجام یک پروژه معمولی نیز، بین ۳ تا ۱۲ ماه است. در طول این مدت، خودروی نمایشی معمولا دوازده بار بازطراحی می‌شود، تا زمانی که خواسته‌های کارفرما را برآورده کند. البته گاهی، به دلیل پرداختن به جزییات کوچک‌تر، تعداد دفعات طراحی و بازنویسی خودرو به بیش از دوازده بار می‌رسد.
مرادی می‌گوید: «در صنعتی که ما کار می‌کنیم، خوب است قبل از اینکه محصولی روانه بازار شود، ویژگی‌های مجازی آن را با هدف ارزیابی، بررسی کنیم. با این حال همیشه امکان تولید فیزیکی اشیا به وجود می‌آید. هیچ حس و حالی بهتر از این نیست که یک جسم واقعی را در دستان خود نگه دارید که جرم و نسبت‌های آن درست باشد، و بدانید که پویایی محیط اطراف چگونه درک شما را از آن جسم فیزیکی تغییر می‌دهد.»
آنتونی بارنیکات، مهندس طراح و مدیر بخش ساخت افزایشی می‌گوید: «بیشتر مشتریانی که مراجعه می‌کنند، ایده‌های نوینی دارند. یک ایده نوآورانه که تا پیش از آن تحقق نیافته است، بنابراین ما هر روز با چالش‌های جدیدی رو به رو هستیم که هیچ‌گاه تمام نمی‌شوند.» او ادامه می‌دهد: «چالش‌ها متفاوت هستند؛ گاهی این مسئله پیش می‌آید که چگونه قرار است در مدت زمان معینی، تعداد مشخصی قطعه تولید کنیم؛ یا اینکه چگونه می‌توانیم یک محصول پایدار تولید کنیم و گاهی اوقات نیز چالشی که با آن رو به رو می‌شویم تولید قطعه‌ای است که اگر وزن آن را تا حد مشخصی تغییر دهیم، بازهم بتواند عملکرد ویژه خود را حفظ کند.»
فرزکاری خاک رس، روشی است که در ساخت خودروهای نمایشی سنتی به کار می‌رود. با این حال، تیم وایتال اتو نیز از روش‌هایی چون فرز سه‌محور و پنج‌محور CNC، شکل‌دهی دستی، مدل‌سازی دستی خاک رس و کامپوزیت‌های GRP استفاده می‌کند. اما به هنگام ساخت قطعات سفارشی که مفاهیم منحصر به فردی را به نمایش می‌گذارند، استفاده از فرآیندهای سنتی اغلب کار خوشایندی نخواهد بود. بارنیکات در این باره می‌گوید: « ما از روز اول، از فناوری پرینت سه بعدی استفاده کرده‌ایم و قصد داشتیم این فناوری را در فرآیندهای تولید خود وارد کنیم؛ نه تنها برای کاهش هزینه‌ها، بلکه با این کار می‌توانیم ایده‌ها و طراحی‌های مشتریان را با تنوع بیشتری به آن‌ها ارائه دهیم.»
در حال حاضر بارنیکات، همه دپارتمان پرینت سه بعدی را اداره می‌کند که این بخش شامل ۱۴ پرینتر FDM قطع بزرگ، ۳ پرینتر SLA قطع بزرگ مدل Formlabs 3L و ۵ پرینتر SLS مدل Formlabs Fuse1 است. «اگر از نظر ظرفیت نگاه کنیم، همه پرینترهای ما تقریبا از همان روزهای اول، ۲۴ ساعت روز و همه ۷ روز هفته را کار کرده‌اند. چاپگرهایی که در اختیار داریم، در همه زمینه‌های مفهومی و طراحی قابل استفاده‌اند. به طور معمول، مدل Fuse 1 برای پرینت قطعاتی استفاده می‌شود که تولیدمحور به حساب می‌آیند و مدل Form 3Ls بیشتر برای پرینت قطعات مفهومی به کار می‌رود.» آنچه خواندید بخشی از سخنان بارنیکات بود.
در ادامه او اضافه می‌کند: «اگر بخواهیم کیفیت سطح چیزی در رده A قرار بگیرد، برای پرینت آن از چاپگرهای مدل Form 3L استفاده می‌کنیم. از این نظر، معمولا در فضای داخلی خودرو قطعاتی وجود دارند که نمی‌توان آن‌ها را از جنس چرم، آلکانتارا یا هر نوع پارچه دیگری مدل‌سازی کرد. شرکت Formlabs ماده‌ای در اختیار نقاشان ما قرار داده است که سطح نهایی روان و ظریف پرداخت می‌شود، و قطعات چاپ شده نیز پس خروج از پرینتر، آماده سوار شدن در فضای خودرو هستند. آنچه مرا درباره دستگاه‌های Form 3L بیش از هر چیزی به وجد می‌آورد، تنوع عملکرد آن‌ها است. این دستگاه قادر است تنها در کمتر از پنج دقیقه، مواد چاپ را تعویض کند، که خود این مواد نیز از نرم و انعطاف‌پذیر تا مواد سخت و سفت تنوع دارد و این مسئله برای ما بسیار با ارزش است.»
استفاده تیم وایتال اتو از دستگاه Form 3L . مواد مختلف، مجموعه گوناگونی از کاربردها را شامل می‌شود. تولید دریچه‌های هوا از جمله آن‌ها است: «از آنجا که کار ماهم نوعی کسب و کار به حساب می‌آید، طبیعی است که هدف مشتریان از مراجعه به ما، ساخت یک محصول ویژه باشد تا آن را درون طراحی خودروی خود جای دهند. برای مثال یک بار، یکی از مشتریان به ما مراجعه کرد و از ما خواست دریچه هوای یک خودروی دیگر را برا آن‌ها تولید کنیم، چرا که آن‌ها می‌خواستند این نوع دریچه را درون فضای داخلی خودروشان داشته باشند. با استفاده از فناوری اسکن سه بعدی، این قطعه را به صورت دیجیتال بازتولید کردیم و سپس یک پوسته خارجی برای آن طراحی کردیم. ابتدا از مواد پیش‌نویس استفاده کردیم تا نخست، کارفرما طراحی خودرو را آزمایش و سپس تایید کند. پس از آن به سراغ مواد سفید رفتیم و قطعه نهایی را تولید کردیم.»
بسته سوییچ، قطعه دیگری است که با فناوری پرینت سه بعدی چاپ می‌شود؛ بارنیکات درباره تولید این قطعه می‌گوید: «برخی الگوها فوق العاده پیچیده هستند، درست مانند بسته‌های سوییچ. در این موارد کاری که از دست ما برمی‌آید آن است که چندین ماده را ترکیب کنیم تا در نهایت به محصول مکانیکی مورد نظر دست یابیم. چنین قطعه‌ای علاوه بر اینکه باید عملکرد صحیحی داشته باشد، در محیط واقعی نیز باید قابل استفاده باشد.» تیم پروژه برای ساخت بسته‌های سوییچ که پیش‌تر گفته شد، از ترکیب چند ماده سخت استفاده کرد. برای مثال، ماده Tough 2000 در سطح فوقانی و مواد سبک‌تر و مقرون به صرفه‌تر در بخش داخلی به کار برده شد.
میان کاربردهای مربوط به خودرو، نوار آب‌بندی در، یکی دیگر از قطعاتی است که تولید آن می‌تواند با هزینه هنگفتی همراه باشد. این قطعه صرفا با روش قالب گیری روزن رانی تولید می‌شود و در حقیقت روش دیگری برای آن وجود ندارد. تولید با این روش نه تنها هزینه زیادی در بخش ابزار و تجهیزات نیاز دارد، بلکه حتی مدت زمانی که برای فرآوری کالا صرف می‌شود، بسیار زیاد است. از این رو بارنیکات می‌گوید: «ما توانستیم این مورد را با یکی از جدیدترین مواد شرکت Formlabs، به نام Flexible 80A امتحان کنیم.» او اضافه می‌کند: «با استفاده از دستگاه Form 3L توانستیم در مدت یک شب، بخش‌هایی از نوار آب‌بندی در را تولید کنیم و سپس به مرحله آزمایش هندسه‌های متفاوتی از آن بپردازیم. قطعه‌ای که بار اول چاپ شد، تنها ۵۰ میکرون از کل طرح اصلی را تشکیل می‌داد.»
پرینتر Form 3L این توانایی را به تیم وایتال اتو بخشیده است که در بیشتر موارد، قادر باشند تنها در مدت ۲۴ ساعت نسخه‌های متعددی از یک قطعه تولید کنند. در پایان، آن‌ها سه دستگاه متفاوت خریدند که در نتیجه این کار، توانستند همزمان سه نسخه متفاوت از یک قطعه را تولید کنند. به علاوه آن‌ها می‌توانند سه ماده متفاوت به کار ببرند. این کار آن‌ها از نظر اقتصادی به سود مشتری خواهد بود؛ زیرا با این کار مشتری می‌تواند در هزینه‌ها صرفه جویی کند یا اینکه تیم وایتال اتو با قیمت یکسان، گزینه‌های طراحی متعددی ارائه دهد و کارفرما از میان آن‌ها، پربازده‌ترین گزینه را انتخاب کند. مرادی در این باره می‌گوید: «یکی از زیبایی‌های بهره‌گیری از ساخت افزایشی، همین فشرده بودن زمان بندی است. خب شما در آن برهه زمانی که وقت آزاد دارید چه می‌کنید؟ ما در این زمان، فضای واقعی را با خیالات و تصاویر مجازی جایگزین می‌کنیم، و سعی می‌کنیم چرخه‌های بیشتری از توسعه و بازنویسی به فرآیند اضافه کنیم.»
«حقیقت آن است که بدون دستگاه Form 3Ls، ما نمی‌توانستیم بسیاری از محصولات خود را تولید کنیم. با استفاده از برخی اصول پیشرفته تولید، مانند ماشین‌کاری CNC هفت‌محوره نیز به احتمال زیاد می‌توانستیم این قطعات را تولید کنیم، اما هزینه‌های بسیار زیادی متحمل می‌شدیم.» این را بارنیکات می‌گوید؛ او ادامه می‌دهد: «پرینتر مدل Fuse 1، اولین تجربه ما از فناوری SLS به حساب می‌آید. آن زمان کسب و کارمان کوچک بود و هرگز به ذهنمان نمی‌رسید که روزی بتوانیم این فناوری را به محیط کار خود اضافه کنیم. حال آنکه، اکنون پنج عدد از این دستگاه در فضای کار ما قرار گرفته‌اند. این دستگاه‌ها ما را قادر ساخته‌اند که قطعات مکانیکی مربوط به سازه را با سرعت بالا تولید کنیم. تولید این قطعات نیز به مرحله آزمون محدود نمی‌شود و قطعات تولید شده در بسیاری از کاربردهای واقعی و مفهومی قابل استفاده هستند. در حالت عادی چنین قطعاتی با فرآیند ماشین‌کاری CNC تولید می‌شوند که با توجه به نوع هندسه قطعه، ساخت آن ممکن است در محیط کاری ما یا خارج از آن انجام بگیرد؛ دیگر آنکه دو الی چهار روز طول می‌کشد تا قطعهها به دست ما برسند. با مدل Fuse 1، ما می‌توانیم همه این‌ها را درون فضای کار خود داشته باشیم و البته در مدت زمان کمتر از ۲۴ ساعت، به عبارتی به محض پایان فرآیند چاپ، قطعهها در اختیار ما قرار بگیرند.»
کاربرد اصلی دستگاه Fuse 1 برای تیم وایتال اتو، تولید قطعات مکانیکی است. قطعاتی مانند لولای در، بخش داخلی دستگیره، قسمت‌های داخلی در و سایر کاربردهای سازه‌ای. قطعهها به محض پایان فرآیند چاپ و با کمترین نیاز به پرداخت‌کاری، قابل استفاده هستند. تولید داکت هوا (کانال هوا) یکی از مهم‌ترین کارکرد‌هایی بود که دستگاه Fuse 1 به این تیم عرضه کرد؛ بارنیکات توضیح می‌دهد: «[…] چیزهایی مثل داکت‌ها و دریچه‌های هوا، هرگز در دیدرس قرار ندارد، اما با این حال هزینه بسیار زیادی برای تولید آن‌ها صرف می‌شود. تیم ما این قطعات را با پرینتر Fuse 1 تولید می‌کند. با این کار، دست ما در طراحی مدل‌هایی که در خودرو نصب می‌شوند بسیار باز است و دیگر حتی متحمل بسیاری از هزینه‌های معمول نخواهیم شد.»
گاهی قطعاتی که شرکت تولید می‌کند صرفا با این هدف ساخته می‌شوند که نام تجاری شرکت مراجعه کننده روی آن درج شود تا مشتری ظاهر آن را به سلیقه خود ارزیابی کند. مدل ویژه‌ای از کالیپر ترمز مثالی از این دست است. «این بدان معنی است که قطعه مورد نظر می‌بایست سریع‌تر از همیشه تولید شود تا فرصت داشته باشیم نام تجاری مورد نظر را روی قطعه درج کنیم. این قطعه را با دستگاه Fuse 1 تولید می‌کنیم؛ سپس می‌توانیم لوگوی مورد نظر را در هر کجای کالیپر و همینطور در رنگ‌های مختلفی ایجاد کنیم تا مشتری نظر خود را اعلام کند.»
شرکت وایتال اتو، در راستای سرعت بخشیدن به طراحی خودرو، به کمک پرینت سه بعدی، مواد دو فناوری SLS و SLA را با یکدیگر ترکیب کرده است تا در یک پروژه، نسخه‌های متعددی از یک طراحی را به نمایش بگذارد. این خلاقیت می‌تواند شامل هرچیزی شود؛ از قطعات مکانیکی گرفته تا قطعات شفاف که کیفیت و خروجی نوری آن‌ها باید تحت ارزیابی قرار بگیرد.
اغلب باور بر این است که ساخت افزایشی کم کم جای روش‌های کاهشی تولید را می‌گیرد، اما با این حال تیم وایتال اتو باور دارد باید فناوری‌های مختلف را باهم ترکیب کرد و از مزیت‌های آن‌ها بهره گرفت، اینگونه آن‌ها می‌توانند بهترین نتیجه خود را ارائه کنند. بارنیکات می‌گوید: «ما از هر دو فرآیند استفاده می‌کنیم به گونه‌ای که این دو، یکدیگر را تقویت کنند. بسیاری از قطعات ما به روش کاهشی تولید می‌شوند و سپس جزئیات دقیق‌تر را با استفاده از ساخت افزایشی ایجاد می‌کنیم. با این کار، تولید تعداد زیادی از مدل‌های مفهومی مقرون به صرفه می‌شود.» او ادامه می‌دهد: «فناوری و پرینت سه بعدی در ده سال اخیر پیشرفت حیرت‌آوری داشته است. زمانی که برای نخستین بار شروع به تولید تعداد اندکی خودرو کردم که مخاطب آن‌ها عده خاصی بودند، بسیاری از محصولات موردنیاز ما یافت نمی‌شدند، در صورتی که امروز خود ما آن‌ها را تولید می‌کنیم. و در حال حاضر نه تنها می‌توانم چنین قطعاتی را تولید کنم، بلکه این توانایی را دارم که آن‌ها را هم مقرون به صرفه، و هم سریع تولید کنم.»
فناوری پرینت سه بعدی در حوزه طراحی خودرو، علاوه بر آنکه کمک می‌کند محصولات با کیفیت و سرعت بالاتری تولید شوند، در جذب کسب و کارهای جدید نیز موثر است. شرکت وایتال اتو دریافته است که بسیاری از مشتریان دوباره به آن‌ها مراجعه می‌کنند، زیرا می‌خواهند به آخرین فناوری دسترسی داشته باشند و آنچه سفارش می‌دهند، با استفاده از پیشرفته‌ترین مواد دنیا تولید شود. مرادی نتیجه‌گیری می‌کند: «برخی چیزها را دیگر نمی‌توان در دسته فناوری‌های نوظهور به شمار آورد؛ ورود فناوری پرینت سه بعدی به حوزه طراحی خودرو نمونه این امر است. این فناوری به قدری پیشرفت کرده‌است که هرچیزی را که با استفاده از آن تولید می‌کنیم، با همه لایه‌هایی که آن را می‌سازند و در قسمت فوقانی محصول چاپ می‌شوند، به اندازه کافی خوب است به طوری که آن را برای سرویس‌دهی در مرحله نهایی استفاده، مناسب می‌سازد. حالا دیگر پرینت سه بعدی از یک چیز جدید و نوظهور به بخشی جدانشدنی از کار ما تبدیل شده است.»
نویسنده: آندریا گمبینی
تاریخ انتشار: ۲۱ ژانویه ۲۰۲۲
