هل تعرف ما هي عملية التصنيع الأفضل لمنتجك: الطرحية أم المضافة؟ سيساعدك فهم الاختلافات بين هاتين العمليتين على اتخاذ قرارات مستنيرة بشأن مشروعك القادم. سنستكشف الاختلافات بينهما ونرى كيف يمكن أن تؤثر على أهداف الإنتاج الخاصة بك.
يتضمن التصنيع الطرحي إزالة المادة من الكتلة لتحقيق شكل معين. على العكس من ذلك، يقوم التصنيع الإضافي بإنشاء كائنات طبقة تلو الأخرى، عادةً باستخدام تقنية الطابعة ثلاثية الأبعاد. ولكل منها نقاط قوتها - حيث توفر عملية الطرح الدقة، بينما تتيح المادة المضافة أشكالًا هندسية معقدة مع نفايات أقل للمواد.
أساسيات التصنيع المضافة
غالبًا ما يكون التصنيع الإضافي، أو AM، مرادفًا لـ الطباعة ثلاثية الأبعاد. تقوم هذه الطريقة بإنشاء هياكل معقدة وخفيفة الوزن ومفصلة من خلال بناء التصميمات الرقمية طبقة تلو الأخرى.
ما هي عملية التصنيع المضافة؟
تبدأ هذه العملية بتصميم رقمي، يتم إنشاؤه عادةً باستخدام برنامج التصميم بمساعدة الكمبيوتر. يتم بعد ذلك تقطيع النموذج إلى طبقات رقيقة وطباعته بشكل فردي لإنشاء كائن ثلاثي الأبعاد. يتم دمج الطبقات حتى يكتمل الكائن.
أنواع تقنيات التصنيع المضافة
يشتمل التصنيع الإضافي على العديد من التقنيات، كل منها يناسب مواد وتطبيقات مختلفة.
الطباعة الحجرية المجسمة (SLA)
تستخدم تقنية SLA الليزر فوق البنفسجي لتصلب طبقة البوليمر الضوئي طبقة تلو الأخرى. تُعرف هذه التقنية بالتشطيب عالي الدقة والسلس.
نمذجة الترسيب المنصهر
FDM هي عملية تتضمن بثق خيوط من اللدائن الحرارية من خلال فوهة ساخنة ووضع المواد في طبقات.
تلبيد الليزر الانتقائي
يستخدم SLS الليزر لتلبيد المواد المسحوقة، وتشكيل هيكل صلب.
تلبيد المعادن بالليزر المباشر
يشبه DMLS SLS لأنه يستخدم مسحوق المعادن الملبد بالليزر لإنشاء مكونات معدنية كثيفة ومعقدة.
أساسيات التصنيع الطرحية
يتضمن التصنيع الطرحي تفريغ أو إزالة أجزاء المواد من جسم صلب، مثل المعدن أو البلاستيك، لإنشاء منتج نهائي.
ما هي عملية التصنيع الطرحية؟
تبدأ العملية بقضيب أو لوح أو كتلة من المواد الصلبة، والتي يتم بعد ذلك تشكيلها بدقة باستخدام أدوات قطع وطحن مختلفة. غالبًا ما تُستخدم آلات التحكم العددي بالكمبيوتر لتوجيه هذه الأدوات. وهذا يسمح بالدقة العالية والكفاءة والتكرار.
التقنيات المشتركة
يشمل التصنيع الطرحي مجموعة متنوعة من التقنيات التي تم تصميم كل منها خصيصًا لمواد وتطبيقات محددة.
التصنيع باستخدام الحاسب الآلي
التصنيع باستخدام الحاسب الآلي تستخدم آلات يتم التحكم فيها بالكمبيوتر لإزالة المواد بدقة عالية.
القطع بالليزر
القطع بالليزر هو قطع أو نقش مادة باستخدام شعاع الليزر.
طحن
عملية الطحن يتضمن أدوات القطع الدوارة التي تزيل المواد. يمكن للطحن إنشاء العديد من الميزات، بما في ذلك الخطوط الكنتورية والفتحات والثقوب.
مخرطة
يتم تشكيل المادة عن طريق تدويرها على أداة القطع. تُستخدم هذه التقنية في المقام الأول للأجزاء الأسطوانية وتنتج نتائج دقيقة ومتسقة.
تصنيع التفريغ الكهربائي (EDM)
يقوم EDM بإزالة المواد باستخدام التفريغ الكهربائي. هذه الطريقة فعالة للغاية عند العمل مع مواد معقدة أو معقدة.
مزايا وعيوب التصنيع المضافة
فوائد
- تقليل النفايات: يقوم التصنيع الإضافي ببناء الأجزاء طبقة تلو الأخرى، مما يقلل من النفايات بشكل كبير مقارنة بطرق التصنيع التقليدية.
- تقليل الأدوات: باستخدام هذه الطريقة، سوف تحتاج إلى أدوات أقل. لن تحتاج إلى أي أدوات مخصصة. وهذا يقلل من وقت الإعداد والتكاليف.
- الإنتاج حسب الطلب: يسمح بالإنتاج كما هو مطلوب، دون مخزونات واسعة النطاق. وهذا يقلل من تكاليف التخزين والنفقات العامة.
- مهلة: يسرع التطوير من خلال السماح بنماذج أولية سريعة وتعديلات أسرع.
- الاستدامة: سيؤدي استخدام المواد القابلة للتحلل الحيوي وتقليل النفايات إلى تحسين الصداقة البيئية لعمليات التصنيع.
- الأجزاء المعقدة: يسهل إنشاء تصميمات معقدة ومعقدة يصعب تحقيقها باستخدام طرق الطرح.
سلبيات
- التشطيبات السطحية: غالبًا ما تتطلب السلاسة والدقة المطلوبة للأجزاء المصنعة بشكل مطروح عمليات تشطيب إضافية.
- حجم الإنتاج: على الرغم من أنها مناسبة للنماذج الأولية، إلا أن الدفعات الصغيرة وتوسيع نطاقها إلى أحجام إنتاج كبيرة يمكن أن تكون أقل فعالية من حيث التكلفة.
- رقابة جودة: يمكن أن يؤدي التباين إلى إنتاج غير متناسق، الأمر الذي يتطلب ضوابط صارمة للجودة.
- القيود المادية: يمكن استخدام عدد محدود فقط من المواد للتصنيع الإضافي.
التصنيع الطرحي: المزايا والعيوب
فوائد
- دقة عالية: تُعرف طرق الطرح بالدقة وقدرتها على تحقيق تفاوتات أكثر صرامة.
- صقل الأسطح: يوفر تشطيبات سطحية ممتازة مباشرة من الماكينة. وهذا يلغي الحاجة إلى معالجة إضافية.
- تعقيد: قادر على إنتاج ميزات معقدة، بما في ذلك الهياكل الداخلية والأجزاء السفلية، مع التحكم الدقيق.
- سرعة: يكون التصنيع الاستنتاجي أسرع بالنسبة لمواد وأجزاء محددة من الأشكال الهندسية.
- براعه: يمكن استخدامه مع العديد من المواد بما في ذلك المعادن والبلاستيك.
- التعديلات: يمكن الوصول إلى التعديلات، خاصة إذا بدأت بكتلة صلبة.
سلبيات
- يضيع: ويتميز هذا بإزالة كميات كبيرة من المواد. وهذا يؤدي إلى ارتفاع معدل النفايات في المواد الخام.
- التكاليف: ارتفاع تكاليف الآلات والأدوات والإعدادات للإنتاج منخفض الحجم.
- ارتداء أداة: تصبح الأدوات مهترئة بسبب العمليات الميكانيكية، مما يتطلب الاستبدال والصيانة.
- أمان: قد تؤدي إزالة المواد والأدوات الحادة إلى مخاطر تتعلق بالسلامة.
- الغبار المادي: قد يتطلب الغبار والجزيئات التي تنتجها المادة حلول استخلاص فريدة للحفاظ على بيئة عمل آمنة.
- استهلاك الطاقة: بشكل عام، تستهلك الطرق المضافة المزيد من الطاقة لكل وحدة إنتاج.
التصنيع الإضافي مقابل التصنيع الطرحي: التطبيقات
التصنيع الإضافي: التطبيقات
يناسب التصنيع الإضافي صناعات وتطبيقات محددة تتطلب التخصيص والتعقيد والنماذج الأولية.
- النماذج الأولية: تكرار مفاهيم التصميم بسرعة دون استخدام أدوات باهظة الثمن
- الأجهزة الطبية المخصصة: إنتاج أجهزة طب الأسنان والأطراف الاصطناعية حسب الطلب للمرضى الأفراد.
- مكونات الفضاء الجوي: مكونات معقدة وخفيفة الوزن تقلل من وزن الطائرة وتزيد من كفاءة استهلاك الوقود.
- صناعة السيارات: مكونات مخصصة للنماذج محدودة التشغيل والمكونات المعقدة التي تعتبر معقدة للغاية بالنسبة للتصنيع التقليدي.
- المجوهرات والفنون: تمكن من إنشاء أنماط وتصميمات معقدة يستحيل أو يصعب تحقيقها بالطرق التقليدية.
- بنيان: مكونات ونماذج معمارية معقدة تتطلب تفاصيل دقيقة.
التصنيع الطرحي: التطبيقات
يعد التصنيع الطرحي الحل الأمثل للتطبيقات التي تتطلب دقة عالية، وتشطيبات سطحية فائقة، وخصائص المواد، والتي يصعب تحقيقها باستخدام AM.
- الإنتاج بكثافة الإنتاج بكميات ضخمة: إنتاج كميات كبيرة من الأجزاء بكفاءة مع الاتساق في الجودة والدقة.
- الآلات الصناعية: المكونات التي تتطلب متانة وتحملًا عاليًا، مثل التروس والتركيبات والمكونات الأخرى.
- مستهلكى الكترونيات الأجزاء مثل الأغلفة والحوامل التي تلبي المعايير الجمالية والوظيفية العالية.
- إنتاج السيارات: أجزاء عالية القوة لاستخدام السيارات، مثل مكونات المحرك والأعضاء الهيكلية.
- صناعة الطيران: مكونات مهمة وعالية القوة مثل مجموعات معدات الهبوط والشفرات.
- يزرع الطبية: زراعة التيتانيوم لجراحة العظام التي تتطلب خصائص مادية ممتازة.
قارن بين التصنيع الإضافي والتصنيع الطرحي
فيما يلي جدول يقارن بسرعة التصنيع الإضافي والتصنيع الطرحي.
| الميزة | التصنيع المضاف | التصنيع الطرحي |
|---|---|---|
| المواد المستخدمة | البلاستيك والمعادن والسيراميك والراتنجات | أي مادة صلبة، معظمها من المعادن |
| جيل النفايات | الحد الأدنى، يبني من لا شيء | عالية، حيث يتم إزالة المواد من كتلة أكبر |
| تكاليف الأدوات | منخفضة إلى لا شيء، حيث لا توجد حاجة إلى أدوات خاصة | عالية، بسبب الحاجة إلى أدوات قطع محددة |
| تعقيد الأجزاء | عالية، ويمكن إنشاء أشكال هندسية معقدة بسهولة | يقتصر على المناطق التي يمكن الوصول إليها عن طريق أدوات القطع |
| سرعة الإنتاج | أبطأ في الإنتاج بالجملة، وأسرع في النماذج الأولية | أسرع في عمليات التشغيل ذات الحجم الكبير، وأبطأ في النماذج الأولية |
| جودة النهاية | قد يتطلب معالجة لاحقة للحصول على لمسة نهائية ناعمة | تشطيبات عالية الجودة يتم تحقيقها مباشرة |
| الفعالية من حيث التكلفة | أكثر فعالية من حيث التكلفة للدفعات الصغيرة أو العناصر المخصصة | أكثر فعالية من حيث التكلفة لعمليات الإنتاج الكبيرة |
| دقة | أقل دقة، والتحسينات مستمرة | دقيقة للغاية، ومناسبة للأجزاء الهامة |
| المرونة | عالية وسهلة لتغيير التصاميم رقميا | منخفض، ويتطلب إعادة تجهيز لتغييرات التصميم |
| استهلاك الطاقة | أقل في كثير من الحالات، ولكن يعتمد على المادة والآلة | أعلى بشكل عام بسبب تشغيل الأداة وهدر المواد |
| التطبيقات المثالية | النماذج الأولية، الأجهزة الطبية المخصصة، أجزاء الطيران | الإنتاج الضخم، الأجزاء الصناعية، السلع الاستهلاكية |
اختر بين التصنيع الإضافي أو التصنيع الطرحي
متى يجب عليك استخدام تكنولوجيا التصنيع المضافة؟
التصنيع الإضافي هو الحل الأفضل في العديد من السيناريوهات.
- النماذج الأولية السريعة: AM هي أداة ممتازة للنماذج الأولية السريعة. يسمح لك بإجراء التغييرات والتكرارات دون تغيير الأدوات.
- الهندسات المعقدة: تتفوق شركة AM في إنتاج أجزاء ذات أشكال هندسية معقدة أو معقدة.
- التخصيص: توفر AM المرونة التي تحتاجها دون إضافة أي تكاليف إضافية.
- تخفيض الوزن: في صناعات مثل الطيران والسيارات، يمكن أن يؤثر تقليل الوزن بشكل كبير على الأداء والكفاءة.
- الأدوات والتركيبات: يمكنني إنشاء أدوات وتركيبات متخصصة بسرعة.
متى يجب عليك استخدام طرق التصنيع الطرحية؟
التصنيع الطرحي هو الطريقة المفضلة في هذه الظروف.
- إنتاج بكميات كبيرة: في عمليات الإنتاج الكبيرة، يمكن أن يكون SM أكثر فعالية من حيث التكلفة وكفاءة نظرًا لمعدلات إزالة المواد الأسرع وتقليل النفايات.
- خصائص المواد: غالبًا ما يكون SM أكثر فعالية عندما تكون هناك حاجة إلى خصائص المواد.
- الانتهاء من السطح والدقة: عادةً ما يكون SM متفوقًا إذا كان الجزء مطلوبًا أن يكون له تشطيب سطحي عالي الجودة مع تفاوتات صارمة.
- البساطة والسرعة لبعض التصاميم: SM أسرع في إعداد وإكمال الأجزاء ذات التعقيد الهندسي البسيط.
- مكونات هامة: يمكن لـ SM الآن التعامل مع المكونات الأساسية بشكل أكثر كفاءة.
تكلفة التصنيع الإضافي مقابل التصنيع الطرحي
عند مقارنة التكاليف بين التصنيع الإضافي والتصنيع الطرحي، تؤثر عدة عوامل على التكلفة الإجمالية لكل طريقة. ولمساعدتك على فهم التأثير المالي لكل طريقة، إليك تفاصيلها:
الاستثمار الأولي
- التصنيع الإضافي: بشكل عام، تتطلب الأدوات الطرحية استثمارًا أوليًا أعلى.
- التصنيع الطرحي: يمكن أن تكون آلات CNC وغيرها من الآلات الطرحية باهظة الثمن، خاصة بالنسبة للدقة العالية أو القدرات واسعة النطاق.
تكاليف المواد
- التصنيع الإضافي: يمكن أن تكون تكلفة وحدة المادة أعلى بسبب المواد الفريدة المطلوبة (على سبيل المثال، مساحيق المعادن والبوليمرات المحددة). ويمكنه أيضًا تقليل تكاليف النفايات لأنه أكثر كفاءة في استخدام المواد.
- التصنيع الطرحي: على الرغم من أن تكلفة المواد السائبة قد تكون أقل لكل وحدة، إلا أنه يجب مراعاة كمية كبيرة من نفايات المواد في التكلفة الإجمالية.
تكاليف العمالة
- التصنيع المضاف يتطلب عمالة أقل لأن الآلات يمكنها التعامل مع معظم العملية بنفسها بمجرد بدء الطباعة.
- التصنيع الطرحي يتطلب عمالة ماهرة لتشغيل الآلات والتجهيزات والعمليات المستمرة.
تكاليف التشغيل
- التصنيع الإضافي: يمكن تقليل التكاليف التشغيلية نظرًا لأن التصنيع يتضمن خطوات أقل.
- التصنيع الطرحي: ارتفاع استهلاك الطاقة بسبب طبيعة عمليات القطع أو الحفر أو الطحن. بالإضافة إلى ذلك، فإن تكلفة استبدال الأدوات وتآكل الأدوات تزيد من تكاليف التشغيل.
حجم الإنتاج وسرعته
- التصنيع الإضافي: أكثر اقتصادا لعمليات الإنتاج الصغيرة أو المعقدة.
- التصنيع الطرحي: أكثر اقتصادية على نطاق واسع حيث تنخفض تكلفة كل منتج بشكل كبير مع زيادة حجم الإنتاج.
المهلة الزمنية والمرونة
- التصنيع الإضافي: يمكن أن توفر فترات زمنية أقصر وتتكيف بسرعة مع تغييرات التصميم دون إضافة تكاليف إضافية.
- التصنيع الطرحي: يمكن أن تكون المهلة الزمنية أطول عند إعداد عملية جديدة أو عندما تتطلب تغييرات التصميم تركيبات أو أدوات جديدة.
التكاليف على المدى الطويل
- التصنيع الإضافي: إن القدرة على إنتاج هياكل خفيفة الوزن بأقل قدر من النفايات يمكن أن توفر المال بمرور الوقت.
- التصنيع الطرحي: يوفر المتانة والموثوقية والاتساق، خاصة في عمليات التشغيل ذات الحجم الكبير. وهذا يمكن أن يقلل من تكاليف الإنتاج للمنتجات القياسية على المدى الطويل.
خاتمة
ستحدد المتطلبات المحددة لمشروعك ما إذا كنت ستختار التصنيع الإضافي أو التصنيع الطرحي. يعتبر AM مثاليًا للهندسة المعقدة والتخصيص والإنتاج منخفض الحجم. فهو يوفر المرونة والكفاءة مع تغييرات التصميم مع تقليل النفايات. وهذا مثالي لصناعات الطيران والصناعات الطبية والسيارات، حيث يعد الابتكار أمرًا بالغ الأهمية.
SM هو الأفضل في الإنتاج على نطاق واسع. إنه يوفر دقة واتساقًا وفعالية من حيث التكلفة لا مثيل لها. إنه مناسب بشكل أفضل للمشاريع التي تتطلب تفاوتات أكثر صرامة وتنتج أجزاء ذات أسطح فائقة.
هل تحتاج إلى مصنع موثوق لأجزاء الصفائح المعدنية؟ شنغن هو المكان المناسب للذهاب. نحن متخصصون في قطع الصفائح المعدنية بالليزر، والثني، وتشطيب الأسطح، والتصنيع باستخدام الحاسب الآلي. تواصل مع شنغن اليوم وطلب المساعدة من المتخصصين!
الأسئلة الشائعة
ما هي أفضل طريقة للنماذج الأولية السريعة؟
يعد التصنيع الإضافي أفضل للنماذج الأولية السريعة. فهو يسمح بتكرار التصميم بسرعة دون الحاجة إلى تغيير الأدوات أو الإعداد. يمكن لـ AM إنتاج أجزاء مباشرة من التصاميم الرقمية، مما يقلل الوقت بين التصميم والنموذج الأولي.
ما هي التكاليف المرتبطة بكل طريقة؟
تختلف تكاليف التصنيع الطرحية والمضافة حسب الحجم والتعقيد. عادةً ما تكون AM أكثر فعالية من حيث التكلفة ولها تكاليف أولية أقل للدفعات الصغيرة أو الأجزاء المخصصة المعقدة. تعد SM أكثر تكلفة في البداية بسبب الاستثمار الأولي في المعدات والأدوات. ومع ذلك، فإنه يصبح أرخص مع زيادة حجم الإنتاج بسبب الكفاءة في المواد ومعدلات الإنتاج الأسرع.
ما هو الأثر البيئي للتصنيع الإضافي والطرح؟
غالبًا ما يُعتبر التصنيع الإضافي (AM) أكثر صداقة للبيئة من التصنيع الطرحي. يمكن لـ AM تقليل النفايات عن طريق استخدام المواد اللازمة فقط لصنع جزء من القطعة. كما أنها تستخدم مواد معاد تدويرها.
المزيد من الموارد:
مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد – المصدر: فورملابز
الممارسات المستدامة في التصنيع – المصدر: بريكوغ
دليل مقارن لتقنيات التصنيع – المصدر: تريستتوك
مهلا، أنا كيفن لي
على مدى السنوات العشر الماضية، كنت منغمسًا في أشكال مختلفة من تصنيع الصفائح المعدنية، وشاركت رؤى رائعة هنا من تجاربي عبر ورش العمل المتنوعة.
ابقى على تواصل
كيفن لي
لدي أكثر من عشر سنوات من الخبرة المهنية في تصنيع الصفائح المعدنية، وتخصصت في القطع بالليزر، والثني، واللحام، وتقنيات معالجة الأسطح. كمدير فني في شنغن، أنا ملتزم بحل تحديات التصنيع المعقدة ودفع الابتكار والجودة في كل مشروع.
