رفاقت میان تولیدکنندگان پلیمرها و طراحان

بسپار/ ایران پلیمر  تولیدکنندگان بسپار و آمیزه­ سازان، راه­هایی برای همکاری با طراحان دور از دسترس (hard to reach) که در طراحی مبلمان و محصولات مصرفی تاثیرگذار هستند، یافته­ اند. در این مقاله، جدیدترین محصولات بسپاری طراحی شده ارایه شده است.

در سال­های اخیر، شرکت­ های تولیدکننده بسپار بیشتر با طراحان محصولات کار می­کنند و توسعه محصولات پلاستیکی جدید خود را مدیون نقش طراحان می­دانند. فرضیات قدیمی که طراحان صنعتی تنها در زیبایی ظاهری یک محصول جدید نقش داشتند با این­که آن­ها می­توانند در بسیاری از مراحل تولید تاثیرگذار باشند، جایگزین شده است. این مراحل شامل مفهوم اولیه، تحقیقات کاربر، بازطراحی، انتخاب مواد، طراحی برای تولید، ساخت ابزار، تولید و گاهی اوقات راه­اندازی محصول است. امروزه، تولیدکنندگان بسپارهای مختلف، آمیزه ­سازان و تامین­ کنندگان مستربچ رنگی، در مشارکت با طراحان و استفاده از همکاری آن­ها برای مواد خود فعال­تر شده­اند.

به طراحان محصول به سختی می­توان دست پیدا کرد. اکثر شرکت­های مستقل با کمتر از ده نفر کار می­کنند و حتی بزرگ­ترین شرکت­ها تنها 75 تا 150 نفر استخدام می­کنند. آسان نیست که با گروه ­های طراحی در ملیت­ های مختلف تماس برقرار کرد، زیرا کار آن­ها به دلایل رازداری توسط صاحبان برند به شدت محافظت می­شود. با این حال، در نمایشگاه ­های پلاستیک مانند نمایشگاه K و Fakuma می­توان با طراحان روبه­رو شد یا آخرین پیشرفت­ ها در مواد و قالب­گیری تزریقی برای یک پروژه طراحی خاص را جستجو کرد یا برای خوراک ایده­ های جدید طراحی از آن­ها الهام گرفت.

شرکت Covestro از غرفه ­اش در نمایشگاه Fakuma 2017 به عنوان پایگاهی برای برقراری ارتباط با شرکای پروژ­ه­های بالقوه، از جمله طراحان، استفاده کرد. این گروه یک میز نمونه (Sample Bar) در غرفه خود داشت که در آن بازدیدکنندگان می­توانستند صدها نمونه­ ی مختلف از انواع رنگ ­ها، خواص و سطوح را از انواع بسپارهای پلی­ کربنات­، پلی ­یورتان­ و سایر مواد مشاهده و لمس کنند (شکل 1).

[EasyDNNGallery|11372|Width|700|Height|700|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

شکل 1: میز نمونه شرکت Covestro در نمایشگاه Fakuma 2017

در توضیح اهمیت گفتگوی دو طرفه با طراحان، شرکت اظهار داشت طراحان نقش مهمی در رسیدن به یک محصول قابل عرضه در بازار بازی می­کنند. آن­ها ایده­ ها را جذب می­کنند و اجزایی با عملکرد و ظاهری زیبا می­سازند. در بسیاری از بخش­ها، طراحانی هستند که تصمیم نهایی را برای مواد می­گیرند. از این رو Covestro در حال گسترش گفتگوها با طراحان و ارایه اطلاعات در مورد محصولات خود و هم­زمان یادگیری بیشتر در مورد نیازهای آن­ها است. شرکت به عنوان مکملِ میز نمونه، یک برنامه نمونه (Sample app) را برای پشتیبانی از طراحان در ایجاد تصورات خود در واقعیت ابداع کرده است. برنامه Sample Lab شرکت برنده جایزه شد و در Google Play و App Store قابل دانلود است.

شرکت PolyOne دارای خدمات طراحی صنعتی مشابهی به نام IQ Design Labs است. طبق نظر گروه آمیزه­ کاری، شکاف بین پشتیبانی طراحی توسط تولید­کنندگان عمده بسپار که تنها بر مواد تامین­کننده متمرکز شده­اند و نیازهای شرکت­های طراحی مستقل که ممکن است درک محدودی از علم بسپار داشته باشند را پر می­کند. شرکت PolyOne برای برآوردن نیازهای خاص هر کاربرد، طیف کاملی از بسپارهای پایه، رنگ­بخش­ها (colorants)، افزودنی­ها، پرکننده­ها و تقویت­ها را ترکیب­بندی می­کند. شرکت با طراحی برنامه IQ Design Labs رویکرد همکاری با سازندگان و ارایه پشتیبانی از طراحی در طیف کامل انواع بسپارها را بازتاب کرد.

مزایای همکاری زمانی کاملا درک می­شود که کارشناسان بسپار در تمام مراحل توسعه محصول دخالت کنند و به همین ترتیب گروه IQ به طراحان و مهندسان کمک می­کند تا نقاط بین انتخاب درست ماده و رنگ، طراحی هر جزء و انتخاب فرایند تولید را بهم وصل کنند. به عنوان یک قاعده کلی، 85 درصد از هزینه­های پروژه­های جدید را می­توان مربوط به مراحل اولیه توسعه محصول دانست، بنابراین داشتن مراحل درست می­تواند تفاوت بین موفقیت و شکست برای OEM باشد.

گروه IQ Design Labs تقریبا در پروژه­های هر صنعتی که از گرمانرم­ها استفاده می­کنند از جمله حمل و نقل، کالاهای ورزشی، برق/ الکترونیک، بسته ­بندی و کالاهای مصرفی، فعالیت می­کند. در پروژه­ای که اخیرا تکمیل شد، این گروه از بازطراحی  مونتاژ درب، اتاقک (module) صندلی، و زیرسَری (headrest) صندلی خودرو خاکی­رو (off-road)، حمایت کردند. این گروه از مدل­سازی سه بعدی و فناوری CAD/CAM برای کمک به OEM برای جایگزینی فلز با بسپار به منظور افزایش قابلیت و آزادی طراحی بیشتر استفاده کرد. علاوه­بر این، طراحان IQفرایندهای گرماشکل­دهی ورق­های دوتایی، قالب­گیری تزریقی و قالب­گیری رانشی-دمشی (extrusion blow moulding) را ارزیابی کردند، سپس راهنمایی در مورد کارآمدترین روش تولید هر جزء ارایه دادند. نتیجه نهاییِ بازطراحی، زیبایی ظاهری و کاهش وزن خودرو و زمان سوار کردن و صرفه­جویی قابل توجه در تولید سالانه از نظر فرایند است.

شرکت BASF از طریق مرکز مشاوره اختصاصی خود با نام Designfabrik، در همکاری با طراحان فعال بوده است. این گروه، طراحانی در مرکز Designfabrik استخدام کرده است که ارتباط بین رشته­ای را میان مشتریان طراحی و متخصصان مواد BASF امکان­پذیر می­سازد. سال گذشته این گروه امکانات نوآوری­های مشترک را با افزایش قابلیت­های خود در طراحی، تحقیقات و شبیه­سازی تقویت کرد. بسته به نوع پروژه، مرکز مشاوره Designfabrik می­تواند به مشتریان جهانی ابزار شبیه­سازی Ultrasim خود و دانش فنی تحقیقات خود را به صورت جامع ارایه دهد و با سایر مراکز کلیدی در آلمان، ژاپن، چین و آمریکا این امکانات را به اشتراک بگذارد.

بازدیدکنندگان از غرفه BASF در نمایشگاه Fakuma 2017 ­می­توانستند از سه صندلی طراح که با گروه مهندسی پلاستیک همکاری داشت، انتخاب کنند. صندلی­های Belleville از Vitra، Metrik از Wilkhahn و A-Chair از Brunner همگی از پلی­آمیدUltramid SI  شرکت BASF ساخته شده است که برای داشتن سطح بسیار با کیفیت مورد نیاز طراحان مشهور جهان تولید شده است. در طول ساخت صندلی­ها، کاملا از ابزار شبیه­سازی Ultrasim برای به­کارگیری پتانسیل طراحی و مواد استفاده شد.

صندلی Belleville، طراحی شده توسط Ronan و Erwan Bouroullec فرانسوی، دو جزء اصلی دارد: ساختار چارچوب و پوسته صندلی (شکل 2). هر دو از ماده­ی Ultramid B3EG6 SI با استفاده از فناوری قالب­گیری تزریق گازی (GIT) ساخته شده­اند که ساختاری سبک اما قوی را نتیجه می­دهند. با استفاده از نرم­افزارUltrasim  می­توان شکل واقعی حباب­های گاز را برای اولین بار در شبیه ­سازی ساختاری محاسبه کرد. در پردازش واقعی در رایانه، در ابتدا جزء به صورت حجمی با مذاب پر می­شود؛ در مرحله دوم، گاز تزریق می­شود و همانند فرایند قالب­گیری تزریقی واقعی حباب گاز تشکیل می­شود. سپس ابعاد درونی ایجاد شده از طریق شبیه­سازی فرایند با GIT، برای محاسبه استحکام در شبیه­سازی ساختار استفاده می­شود.

[EasyDNNGallery|11373|Width|700|Height|700|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

شکل 2: صندلی Belleville از شرکت Vitra

شرکت BASF تنها تولیدکننده بسپار نیست که درگیر طراحی صندلی­ هایی که مواد پلاستیکی را ترکیبی از زیبایی ظاهری و عملکردی نمایش می­دهند، شده است. در ژوئن سال 2017، نتیجه همکاری بین DuPont Performance Materials (بخش کنونی DowDuPont) و طراح Frederic Rätsch، با نام صندلی منعطف برای اماکن عمومی، در نمایشگاه فارغ­التحصیلی Royal College of Art در لندن نمایش داده شد. گروه پلاستیک­های مهندسی، تخصص ساخت و مواد خود را برای خلق صندلی Double Cantilever ارایه دادند (شکل 3) که برای ساخت آن از پلی­بوتادی­ان ترفتالات (PBT) با نام تجاریCrastin  در چارچوب و گرمانرم کشایند (thermoplastic elastomer) Hytrel (TPC-ET) در نشیمنگاه (seat) استفاده کردند.

[EasyDNNGallery|11374|Width|700|Height|700|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

شکل 3: صندلی Double Cantilever به همراه طراحش Frederic Rätsch

این صندلی برای مصارف درون­گاهی و برون­گاهی مانند کافه­ها، کتابخانه­ها، دانشگاه­ها و غیره طراحی شده است. انعطاف­پذیری نشیمنگاه به روش­های مختلفی اعمال می­شود. مواد Hytrel منعطف، حالت­های متغیر نشستن را اجازه می­دهد. هم­چنین صندلی نسبت به محیط خود انعطاف­پذیر است، برای مثال می­توان آن را روی میز قرار داد تا کف زمین را تمیز کرد. هم­چنین Rätsch می­خواست صندلی کنسولی (cantilever) طراحی کند که برای استفاده از گرمانرم­ها یک نوع صندلی چالشی محسوب می­شود.

بسپار Crastin با داشتن خواص استحکام و سفتی، ماده­ای مناسب برای حفظ پوسته صندلی است، ضمن این­که هنوز برخی از انعطاف­پذیری­ها را اجازه می­دهد. فرآیند طراحی با تبادل ثابت بین رایانه و ساخت مدل در مقیاس کامل رانده می­شود. مدل­های CAD به عنوان ابزاری برای ضبط فرایند و امکان FEA (تجزیه و تحلیل المان محدود)، آزمون­های برهم­چینی (stackability) و چیدمان­های (context) صندلی مورد استفاده قرار می­گیرند.

در فاز اولیه، مدل­های سیم و مقوا برای کمک به تعریف ایده طرح و سپس مدل­های اسفنج پلی­استایرن و یا تخته چندلا (plywood) باعث شد که مبنای راحتی نشیمنگاه ارزیابی شود. در مرحله آخر ساخت صندلی، موسسه فراورش پلاستیک IKV از دانشگاه Aachen RWTH آلمان، با استفاده از مواد Hytrel برای پوسته نشیمنگاه صندلی، یک نمونه اولیه در مقیاس کامل با فناوری چاپ سه بعدی ساخت.

شرکت Eastman پشتیبانی فنی و مواد را برای دیگر صندلی پلاستیکی به نام Luxtiera از گروه ژاپنی Kawajun که مبلمان و لوازم جانبی هتل­ها و سایر اماکن عمومی را تولید می­کند، ارایه داده است (شکل 4). وضوح (clarity) هم­پلی­استرTritan  شرکت Eastman در صندلی Luxtiera که برای فضاهای عمومی و تجاری از جمله هتل­ها، رستوران­ها، بیمارستان­ها و دفاتر اداری درجه یک طراحی شده است، خود را نشان می­دهد.

[EasyDNNGallery|11375|Width|700|Height|700|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

شکل 4: صندلی Luxtiera از گروه ژاپنی Kawajun با استفاده از هم­پلی­استرTritan  شرکت Eastman

همان­طور که در شکل 4 مشاهده می­شود، نقش الماس در سراسر نشیمنگاه و پشتی صندلی قالب­گیری شده است. گروه توسعه و برنامه­ریزی Kawajun اظهار داشت این طرح برای پلی­پروپیلن، پلاستیک مصرفی در کاربردهای صندلی رایج، بسیار مورد تقاضا است. شرکت به دنبال گزینه­های دیگر است، اما PMMA چقرمگی (toughness) و مقاومت شیمیایی موردنیاز را ایجاد نکرد و پلی­کربنات فاقد مقاومت شیمیایی است که برای دوام نیاز می­باشد. شرکت Eastman اظهار داشت خواص Tritan، فراورش راحت­تر صندلی، استحکام ضربه بیشتر و مقاومت در برابر روغن­های بدن و تمیز­کننده­های (cleaners) محیطی را فراهم می­کند. هم­چنین Tritan صندلی راحت­تر و نرم­تری را برای کاربر نهایی می­سازد.

این صندلی­ها زمینه جدیدی برای هم­پلی­استر Tritan است که Eastman عمدتا در کاربردهای غذایی و نوشیدنی هدف­گذاری کرده است. مثال اخیر، غذاسازهای (food processor) پاناسونیک مدل­ MK-F800، 500 و 300 است. محفظه ­های (jug) این غذاسازها از Tritan ساخته شده و بیشترین ظرفیت آن 5/2 لیتر است. شرکت Eastman اظهار داشت مقاومت گرمایی زیاد، مقاومت شیمیایی در برابر روغن­ها و تمیزکننده­ها و چقرمگی Tritan، دوام لازم برای استفاده مکرر در این وسیله را فراهم می­کند.

ظروف آشپزخانه یک حوزه غنی برای طراحی انواع پلاستیک­ها است. شرکت Evonik تولیدکننده پلی­متیل متاکریلات (PMMA) اعلام کرده است که با شرکت آلمانی Vorwerk، تولیدکننده لوازم درجه یک با نام تجاری Thermomix همکاری می­کند. آمیزه­های PMMA Plexiglas برای قالب­گیری بدنه­ی بسیار براق (gloss) Thermomix TM5، جدیدترین لوازم آشپزخانه چندمنظوره Vorwerk، استفاده می­شوند. در شکل 5، غذاساز با محفظه سفید رنگ خمیده ساخته شده از لوازم Thermomix TM5 نشان داده شده است. طبق اظهارات شرکت، بسیاری از مشتریان Vorwerk، چندین سال است که طرفدار Thermomix بوده­اند، زیرا آن­ها می­دانند که می­توانند به کیفیت محصول اعتماد کنند. لوازم TM5 به گونه­ای طراحی شده است تا عملکردهای مختلف از جمله توزین، خرد کردن و پخت و پز (بدون نیاز به تعویض)، ضمن تمیز کردن آسان را فراهم کند. بدین منظور شرکت به بیشترین سطح مهارت مهندسی و مواد درجه یک تکیه کرده است.

[EasyDNNGallery|11376|Width|700|Height|700|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

شکل 5: غذاساز با محفظه سفید رنگ خمیده ساخته شده از لوازم Thermomix TM5

آمیزه ­های قالب­گیری تزریقی Plexiglas به طور گسترده­ای در صنایع خودروسازی، ساخت و ساز و نورپردازی استفاده می­شوند، هم­چنین آن­ها می­توانند برای سایر طرح­های موردنیاز استفاده شوند. چنان­چه محصول تکمیلی هم­­رانشگری یا قالب­گیری شود، خواص عالی نسبت به مواد زیرین (underlying) ارایه می­دهند که تنها عملکرد را تحت تاثیر قرار نمی­دهد: برای مثال، شفافیت (transparency) عالی Plexiglas در محفظه Thermomix، موجب سطح بی­درز (seamless) و بسیار براق با اثر عمیق درخشندگی (brilliant)، می­شود.

چقرمگی PMMA به این معنی است که می­تواند برای کاربرد طولانی مدت مقاومت کند. Plexiglas دارای سطح تماما گرمانرم با بیشترین سختی است که این سطح را محکم­تر (robust) می­سازد. هیچ ضربه­ای در حین استفاده، روی مواد تاثیر نمی­گذارد، مانند چکیدن غذای داغ به داخل محفظه یا مواد شوینده که در تمیز کردن دستگاه پس از پخت و پز استفاده می­شود.

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره 192ام بسپار که در  شهریور ماه منتشر می شود بخوانید. 

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکارخانم ارشاد .تماس بگیرید. امکان اشتراک آنلاین بر روی صفحه اصلی همین سایت وجود دارد.