برای درک اینکه چگونه فنرها اکنون میتوانند در صنایع و پروژه های مختلف با انواع شکل ها و خصوصیات به کار گرفته شوند لازم است ابتدا به سیر تحول و پیشرفت فنرها از گذشته تا به امروز نگاهی داشته باشیم. با بررسی این روند پیشرفت سرانجام میتوانیم پیشرفت فنرها را در آینده نیز پیش بینی کنیم.

فنرها در گذشته

بیشتر ابزار آلات و وسایلی که اکنون استفاده میکنیم در گذشته های بسیار دور بوجود آمده اند که از آن زمان تا کنون پیشرفت های بسیاری پیدا کرده اند. فنرها هم از این قاعده مستثنی نیستند. برای مثال در قرن سوم پیش از میلاد اسکندر مقدونی از ترکیب چند فنر تخت برای پرتاب سنگ در منجنیق ها استفاده میکرد. اگرچه آنها به میزان کافی موثر نبودند اما امروزه فنرهای تخت براساس همان شکل کلی در اتومبیل ها استفاده میشود.

بزرگترین قدم در توسعه فنرهای لول در اوایل قرن پانزده میلادی و در ساخت ساعت های جیبی رخ داد. این فنرها به واقع حدود سه اینچ یا بیشتر قطر داشتند و معمولا از آهن و فولاد ساخته می شدند که برای ساخت ساعت های مچی در چهار قرن بعد نامناسب بودند.

فنرها اکنون

با وقوع انقلاب صنعتی در اروپا فنرها وارد فاز تولید انبوه بخصوص از قرن نوزده میلادی شدند. از طرفی افزایش تولید فولاد سبب شد که قیمت نهایی فنرها نیز نسبت به قبل کاهش یابد. بدین ترتیب زمینه برای توسعه فنرها بیش از پیش فراهم شد.
پیشرفت نرم افزارهای CAD  سبب شده است که بتوان فنرهایی با اشکال دلخواه بدون صرف وقت و انرژی زیاد طراحی کرد. این نرم افزارها کمک می کنند تا بتوان فنرهایی تولید کرد که مثلا برای تحمل زلزله ها در ساختمان ها به قدر کافی بزرگ باشد یا اینکه در مصارف پزشکی تا 30 میکرومتر کوچک باشد.
سیستم های CAD اجازه میدهند که بتوان فنرها را با اندازه ها و شکل های مختلف بدون دخالت انسان و ایجاد شدن خطاهای انسانی بصورت انبوه تولید کرد. این مدل های ریاضی براساس قانون هوک عمل می کنند.همچنین میتوان فاکتورهای دیگری اعم از قطر فنر، جنس و مقدار نیروی خارجی را تعیین کرد و یا آنها را تغییر داد و محاسبات را دوباره انجام داد تا به نتیجه دلخواه که میتواند کاهش قیمت و زمان تولید باشد رسید.
امروزه صنایع پیشرفته میزان استحکام فنرها را براساس دمای کاری یا مدهای ارتعاشی نیز می سنجند. براین اساس انتخاب جنس فنر نیز حائز اهمیت است و استفاده از چدن برای ساخت فنر به دلیل چکش خواری کم و ایجاد اعوجاج کم در آن مرسوم است.

فنرها در آینده

پس از گذشت هزاران سال از سیر تکاملی پیشرفت فنرها، آینده تکنولوژی تولید فنر میتواند بسیار متفاوت تر از امروز باشد. با گذشت دهه ها، تقاضا برای تولید فنرهای لول به دلیل استفاده در گوشی ها، شاسی ها و سایر وسایل الکترونیکی افزایش یافته است. بنابراین تکنولوژی آینده در ساخت فنرها نبازمند تغییرات گسترده ای برای تولید فنر در شکل های خاص می باشد.

براساس تحقیقات انستیتو تکنولوژی دانشگاه ماساچوست، تکنولوژی آینده ساخت و تولید براساس مواد دو بعدی و پرینترهای چهار بعدی خواهد بود. روش تولید با مواد دو بعدی هم اکنون به منظور کاهش قیمت و تولید در حجم های بزرگ بدون افزایش وزن صورت گرفته است. براین اساس مثلا گرافن در حالت دو بعدی، صدها برابر قوی تر از اغلب فولادها می باشد و با یک مدول الاستیسیته ثابت میزان کشیدگی آن در صدهزار بار کشش حدود 480 درصد بیشتر است.
تحقیقات روی فیبر گرافن به منظور تولید فنر ادامه دارد اما تایج نشان میدهد این ماده میتواند در آینده جایگزین مواد امروزی برای تولید فنر شود.

منبع: machinedesign