التصنيع المضاف مقابل التصنيع التقليدي

مقدمة

برزالتصنيع الإضافي (AM)، أو الطباعة ثلاثية الأبعاد، كتقنية رائدة أحدثت ثورة في طرق الإنتاج التقليدية في مختلف الصناعات. حيث تعمل قدرتها على إنشاء أجسام معقدة ومخصصة عن طريق إضافة المواد طبقة تلو الأخرى على إعادة تشكيل الطريقة التي نصمم بها المنتجات ونماذجها الأولية وتصنيعها في قطاعات مثل الفضاء والسيارات والرعاية الصحية والسلع الاستهلاكية.

في هذه المقالة، سوف نستكشف الميزات والمزايا المشتركة لهذه التقنية التحويلية من خلال مقارنتها بطرق التصنيع التقليدية. نأمل أن تتمكن من الحصول على فهم أفضل والحصول على مواد التصنيع الإضافي المثالية لعملك أو بحثك.

ما هو التصنيع الإضافي؟

التصنيع التجميعي هو مجموعة من التقنيات التي تقوم بتصنيع أجسام ثلاثية الأبعاد من خلال عملية بناء طبقة تلو الأخرى. وعلى عكس طرق التصنيع التقليدية التي تنطوي على عمليات الطرح مثل القطع والحفر والتشغيل الآلي، فإن التصنيع الإضافي هو عملية إضافة حيث تتم إضافة الأجسام طبقة واحدة في كل مرة.

[1]

الشكل 1. الطباعة ثلاثية الأبعاد

الخطوات النموذجية في عملية التصنيع الإضافي ثلاثي الأبعاد هي كما يلي:

1. التصميم: الخطوة الأولى في عملية التصنيع بمساعدة الحاسوب هي إنشاء نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد للجسم باستخدام برنامج التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD). يعمل هذا النموذج الرقمي كمخطط للجسم المادي.

2. الإعداد: يتم إعداد النموذج الرقمي للطباعة عن طريق تقطيعه إلى طبقات مقطعية رقيقة. تحدد هذه الخطوة سُمك الطبقة وتوفر التعليمات لماكينة AM حول كيفية بناء الجسم طبقة تلو الأخرى.

3. عملية الطباعة: تبدأ عملية الطباعة عندما تبدأ ماكينة التصنيع المُصغّر المعزّز (AM) في بناء الجسم طبقة تلو الأخرى. وتحدد تقنية AM المحددة عملية الطباعة بالتحديد. على سبيل المثال، في النمذجة بالترسيب المنصهر (FDM)، يتم تسخين خيوط من مادة لدن بالحرارة وبثقُها على منصة البناء.

4. ما بعد المعالجة: بعد اكتمال الطباعة، قد تكون هناك حاجة إلى خطوات ما بعد المعالجة لتحسين الكائن، والتي قد تشمل إزالة هياكل الدعم والتنظيف والتلميع والمعالجة السطحية لتحقيق الخصائص النهائية المطلوبة.

قراءة ذات صلة: مسحوق الطباعة ثلاثية الأبعاد: ما هو وكيف يتم استخدامه؟

الشكل 2. عملية التصنيع الإضافي

التصنيع الإضافي مقابل التصنيع التقليدي

مع تطور التكنولوجيا، يستمر التصنيع التجميعي في اكتساب الزخم ويقدم العديد من المزايا مقارنة بطرق التصنيع التقليدية.

• الأشكال الهندسية المعقدة: يسمح التصنيع باستخدام الإضافات المعدنية بإنشاء أنماط معقدة، بما في ذلك الهياكل الداخلية المعقدة والأشكال العضوية، والتي يمثل إنتاجها بالطرق التقليدية تحديًا أو مستحيلًا.
• التخصيص: تتيح سهولة تخصيص المنتجات وإضفاء الطابع الشخصي عليها، في حين أن الطرق التقليدية مناسبة للإنتاج بكميات كبيرة. وباستخدام التصنيع الإضافي الآلي، يمكن تصميم كل عنصر حسب المتطلبات المحددة دون تكبد تكاليف أدوات إضافية أو تأخير في الإنتاج.
• تقليل النفايات: تولد عمليات التصنيع باستخدام الإضافات الإضافية الحد الأدنى من النفايات لأنها تضيف المواد بشكل انتقائي، باستخدام ما هو ضروري فقط لبناء العنصر. وهذا يقلل أيضًا من تكاليف المواد والأثر البيئي.
• معدات مبسطة: غالباً ما تنطوي عمليات التصنيع التقليدية على خطوات متعددة، كل منها باستخدام آلات مختلفة. ومع ذلك، في التصنيع الإضافي، يتعامل جهاز واحد مع جميع جوانب الإنشاء. على سبيل المثال، غالبًا ما تستخدم الأشغال المعدنية مزيجًا من الخراطة والطحن والحفر لإنتاج جزء معدني نهائي.
• الإنتاج عند الطلب: يسمح التصنيع باستخدام الإضافات الإضافية بالإنتاج اللامركزي وحسب الطلب، مما يقلل من الحاجة إلى مخزونات كبيرة ويتيح التصنيع المحلي. يقلل من الحواجز أمام ريادة الأعمال وتطوير المنتجات. وبمساعدة الطابعات ثلاثية الأبعاد، يمكن للشركات وضع نماذج أولية لمنتجاتها وإنتاجها في جهاز واحد بدلاً من الاستثمار في مصنع كامل.

تطبيقات التصنيع المضاف

مع هذه الفوائد، فإن للتصنيع الإضافي تطبيقات في مختلف الصناعات، بما في ذلك صناعة الطيران والسيارات والرعاية الصحية والمنتجات الاستهلاكية والهندسة المعمارية وغيرها. إنه يُحدث تحولاً في التصنيع من خلال الميزات التالية.

الجدول 1. التصنيع المضاف مقابل التصنيع التقليدي

الخاتمة

باختصار، تكشف المقارنة بين التصنيع الإضافي والتصنيع التقليدي عن مشهد ديناميكي حيث تقدم هذه الأساليب مزايا واعتبارات فريدة من نوعها. يقدم التصنيع التجميعي الإضافي نهجًا ثوريًا من خلال الأشكال الهندسية المعقدة وقدرات التخصيص والنماذج الأولية السريعة وكفاءة المواد. بينما لطالما كانت طرق التصنيع التقليدية أساس الإنتاج الضخم.

وفي نهاية المطاف، يعتمد الاختيار بين التصنيع الإضافي المعزز والتصنيع التقليدي على عوامل مثل حجم الإنتاج وتعقيد التصميم ومتطلبات المواد والقيود الزمنية. ويكمن المفتاح في فهم الفروق الدقيقة لكل نهج وتبني القوة التحويلية للتصنيع الإضافي. لمزيد من المعلومات المتعلقة بمواد التصنيع باستخدام الإضافات المعدنية، يُرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).

المرجع:

[1] Thakur, Vishal, Vishal & Singh, Roopkaran & Kumar, Ranvijay & Gehlot, Anita. (2022). الطباعة رباعية الأبعاد للمواد المقاومة للحرارة: مراجعة حديثة وتطبيقات محتملة. المجلة الدولية للتصميم والتصنيع التفاعلي (IJIDeM). 1-20. 10.1007/s12008-022-01018-5.