ما هو التصنيع المضاف؟

الوصف

التصنيع الإضافي هو نهج حديث للإنتاج. فهو يبني الأجسام طبقة تلو الأخرى باستخدام تصميمات بمساعدة الحاسوب. هذه العملية ليست جديدة ولكنها نمت في الاستخدام على مدى السنوات العشرين الماضية. تستخدم العديد من الشركات هذه الطريقة في صناعة الأجزاء في مجالات الطيران والسيارات والرعاية الصحية والمنتجات الاستهلاكية. تسمح هذه الطريقة بإنتاج سريع للقطع المخصصة مع نفايات أقل.

في هذه المقالة، نناقش كيفية عمل التصنيع التجميعي وفوائده وكيفية اختلافه عن الطرق الأخرى.

لماذا يُطلق عليه التصنيع الإضافي؟

يأتي الاسم من طريقة تجميع الأجزاء طبقة واحدة في كل مرة. فبدلاً من القطع أو الحفر بعيدًا عن كتلة من المواد، تضيف العملية قطعًا صغيرة من المواد حتى يكتمل الجزء النهائي. في العديد من طرق الإنتاج القياسية، تتم إزالة المواد من قطعة أكبر. في التصنيع الإضافي، تتم إضافة المواد فقط عند الحاجة إليها.

ويساعد هذا النهج على تقليل النفايات ويؤدي إلى أجزاء ذات أشكال معقدة. هذه الطريقة مفيدة عندما تكون هناك حاجة إلى هندسة غير عادية أو هياكل داخلية. على سبيل المثال، أصبحت الهياكل خفيفة الوزن ذات الدعامات الشبكية الداخلية ممكنة الآن بفضل هذه التقنية.

التصنيع المضاف والطباعة ثلاثية الأبعاد

الطباعة ثلاثية الأبعاد هو مصطلح شائع للتصنيع الإضافي. يشير كلا المصطلحين إلى نفس الفكرة: بناء كائن طبقة تلو الأخرى. في السنوات الأخيرة، انتقلت الطباعة ثلاثية الأبعاد من استخدام الهواة إلى الإعدادات الاحترافية. ومن الحالات الشائعة إنشاء غرسات طبية مخصصة. حيث يقوم المهندسون بطباعة أجزاء تتناسب تماماً مع تشريح المريض. وتستخدم نفس الفكرة في إنتاج السيارات. حيث يتم بناء نماذج أولية لمكونات السيارات بسرعة واختبارها قبل الإنتاج الضخم. ويظهر الجانب الودي لهذه التقنية في الاستخدام المنزلي، حيث تتم طباعة الأجزاء الصغيرة والفنون باستخدام طابعات بسيطة ثلاثية الأبعاد.

التصنيع الإضافي مقابل التصنيع التقليدي

غالباً ما تعتمد طرق التصنيع التقليدية على عمليات الطرح. في هذه العمليات، يتم نحت الأجزاء أو طحنها من كتلة أكبر. هذا النهج التقليدي يمكن أن يهدر الكثير من المواد الخام. أما التصنيع الإضافي فيبني الجسم النهائي عن طريق إضافة المواد فقط عند الحاجة إليها. الدقة والكفاءة المادية مزايا كبيرة.

تحتاج الطرق التقليدية إلى عدة خطوات وأدوات. من ناحية أخرى، يستخدم التصنيع الإضافي آلة واحدة لإكمال عنصر ما طبقة تلو الأخرى. يمكن أن يكون الوقت من التصميم إلى الجزء النهائي قصيرًا.

تستخدم العديد من الشركات الصغيرة الآن التصنيع الإضافي. يمكنهم تصميم وطباعة جزء في ورشتهم ثم اختباره على الفور.

من الناحية العملية، لكلتا الطريقتين مكانتهما. بالنسبة للمنتجات كبيرة الحجم ذات الشكل الموحد، يمكن أن تكون الطرق التقليدية فعالة من حيث التكلفة. أما بالنسبة للأجزاء المخصصة أو المعقدة، فإن التصنيع الإضافي يفوز.

مواد التصنيع المضافة

يتم استخدام مجموعة واسعة من المواد في التصنيع الإضافي.

البلاستيك شائع. فهي خفيفة وسهلة الاستخدام. في بناء النماذج الأولية، تعمل المواد البلاستيكية بشكل جيد. كما أصبحت المعادن شائعة أيضًا.

في قطاعي الطيران والسيارات، غالباً ما يتم استخدام المعادن مثل التيتانيوم والصلب. ومن الأمثلة النموذجية على ذلك صناعة الطيران، حيث تتم طباعة أجزاء معدنية خفيفة الوزن لكنها قوية.

السيراميك هو مجموعة أخرى من المواد المستخدمة الآن في إعدادات متخصصة. ويتم استخدامها عند الحاجة إلى مقاومة عالية للحرارة. حتى المواد الحيوية تجد طريقها إلى التصنيع الإضافي. يستخدم بعض الباحثين الطبيين المواد الحيوية لطباعة سقالات الأنسجة.

لكل مادة مجموعة من الخصائص الخاصة بها. على سبيل المثال، غالباً ما تتطلب المعادن درجات حرارة عالية للاندماج. أما المواد البلاستيكية فتنصهر عادةً في درجات حرارة منخفضة. وتتطلب هذه الاختلافات آلات خاصة ومراقبة دقيقة أثناء العملية.

اقرأ المزيد: التصنيع الإضافي مقابل التصنيع التقليدي

أنواع عمليات التصنيع المضافة

هناك عدة أنواع مختلفة من عمليات التصنيع المضافة، ولكل منها نقاط قوتها وتطبيقاتها الخاصة. وتشمل هذه العمليات ما يلي:

• النمذجة بالترسيب المنصهر (FDM): هذه واحدة من أكثر الطرق شيوعًا، وتتضمن بثق خيوط اللدائن الحرارية من خلال فوهة ساخنة. وتُستخدم عادةً في النماذج الأولية وإنتاج الأجزاء منخفضة التكلفة.
• التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS): في هذه العملية، يتم استخدام الليزر لتلبيد المواد الملبدة بالليزر، وهي عادةً مواد بلاستيكية أو معادن لإنشاء بنية صلبة. تُعد SLS مثالية لإنشاء أجزاء معقدة ومتينة.
• الطباعة الحجرية المجسمة (SLA): تستخدم الطباعة الحجرية المجسّمة (SLA) الليزر لمعالجة الراتنج السائل، مما يؤدي إلى تصلبه طبقة تلو الأخرى. وتُعرف هذه العملية بدقتها العالية وغالباً ما تُستخدم في صناعات طب الأسنان والمجوهرات.
• التلبيد المباشر بالليزر المعدني (DMLS): تستخدم هذه الطريقة ليزر عالي الطاقة لدمج المساحيق المعدنية في أجزاء صلبة. وتُستخدم عادةً في الصناعات التي تحتاج إلى أجزاء معدنية عالية القوة.
• نفث المادة الرابطة: في هذه العملية، يتم ترسيب مادة رابطة سائلة بشكل انتقائي على مادة المسحوق، والتي يتم تسخينها بعد ذلك لتشكيل جزء صلب. وتستخدم للمعادن والرمل والسيراميك.

الخاتمة

لقد أعاد التصنيع الإضافي تشكيل كيفية بناء الأجزاء. ويأتي الاسم من نهج بناء طبقة تلو الأخرى المستخدم في هذه العملية. تستخدم العديد من الصناعات الآن هذه التقنية لتوفير الوقت والتكلفة. وتتراوح المواد المستخدمة من المواد البلاستيكية البسيطة إلى المعادن والسيراميك عالية الجودة. وتناسب كل عملية، سواء كانت نمذجة الترسيب المنصهر أو التلبيد الانتقائي بالليزر أو غيرها، احتياجات محددة. يستمر هذا المجال في النمو.

الأسئلة المتداولة

س: ما هو التصنيع المضاف؟
س: هي عملية تقوم ببناء الأجسام طبقة تلو الأخرى بناءً على تصميمات الكمبيوتر.

و: هل يمكن استخدام التصنيع بالإضافة إلى المعادن؟
س: نعم، غالبًا ما تتم طباعة المعادن مثل التيتانيوم والصلب باستخدام هذه العمليات.

ف: كيف تختلف أجزاء التصنيع المضافة عن الأجزاء التقليدية؟
س: إنها تستخدم وضع المواد بدقة، مما يقلل من النفايات ويتيح أشكالاً معقدة.