باستخدام أدوات برنامج 3D Spark، قام الفريق بتحليل عوامل مختلفة تؤثر على تكاليف الإنتاج. بعض هذه العوامل خاص بالأجزاء، بينما البعض الآخر خاص بالعمليات. على سبيل المثال، توجيه الأجزاء لتقليل الدعامات وزيادة مساحة السطح القابل للبناء.
من خلال محاكاة القوى عند المفصل، تستطيع هذه الأدوات إزالة المواد ذات التأثير الطفيف، مما يؤدي إلى فقدان 35% من الوزن. كما أن تقليل كمية المواد يعني سرعة أكبر في الطباعة، وبالتالي خفض التكاليف بشكل أكبر.
بصراحة، ما يفعلونه ليس بالأمر الجديد على أي شخص يعمل في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد. من المنطقي ترتيب القطعة بطريقة مناسبة. لقد رأينا إزالة المواد الزائدة في الطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع التقليدي. الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو استخدام أدوات تساعد على أتمتة هذه العملية. لا نعرف سعر البرنامج، ونعتقد أنه ليس موجهاً لهواة الطباعة ثلاثية الأبعاد. ولكن بالتفكير فيما يمكن فعله، نعتقد أنه مع بعض التعديلات البسيطة والنمذجة في البرامج المتاحة، يمكن الحصول على نتائج مماثلة.
نظرياً، أي أداة قادرة على إجراء تحليل العناصر المحدودة ينبغي أن تكون قادرة على تحديد المادة المراد إزالتها. وقد لاحظنا أن شركات صناعة السيارات تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد.
من خلال محاكاة القوى عند المفصل، تستطيع هذه الأدوات إزالة مواد لا تُحدث تأثيرًا كبيرًا. لستُ مهندسًا، لكنني قرأتُ هذا وفكرتُ في تحليل العناصر المحدودة. ثم رأيتُك في الجملة قبل الأخيرة. لقد ذكرتَ ذلك. بالطبع، شركات صناعة السيارات تفعل ذلك بالفعل. كيف نقارن؟ هل يُوفّر هذا النموذج قوةً في حالات الطوارئ كما في الاستخدام العادي؟
كل حافة، ووادي، وزاوية تتطلب وقتًا للتشغيل الآلي وتآكلًا للأداة. قد يلزم إجراء بعض التغييرات الإضافية على الأداة، وعند العمل على سطح مختلف، قد يلزم تشكيل الأجزاء وإعادة تثبيتها لوضعها في وضع يسمح بتكوين تجاويف متعددة - إذا أمكن استخدام أداة مناسبة من جميع الجوانب.
أعتقد أنه يمكنك استخدام آلة ذات درجات حرية أكبر لتدوير القطعة إلى أفضل زاوية... ولكن بأي ثمن؟
لا تفرض الطباعة ثلاثية الأبعاد عادةً قيودًا على الشكل، مما يجعل الأجزاء المعقدة سهلة مثل الأجزاء البسيطة.
من ناحية أخرى، تتمثل ميزة التصنيع التقليدي بالطرح في أن المادة تميل إلى أن تكون متجانسة الخواص، أي أنها تتمتع بقوة متساوية في جميع الاتجاهات، وبدون وجود أسطح داخلية مستوية، لا داعي للقلق بشأن ضعف الترابط الناتج عن سوء التلبيد. كما يمكن معالجتها في مطحنة درفلة (وهي خطوة غير مكلفة) لتحسين بنية حبيباتها.
جميع طرق الطباعة ثلاثية الأبعاد لها قيود على الشكل، حتى بعض أجزاء تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM). وكما قد تتوقع، فإن خاصية التجانس في تقنية الطباعة الانتقائية بالليزر لا تُشكل عائقاً كبيراً، فالآلات والعمليات المستخدمة يومياً تُعطي نتائج متسقة للغاية.
لكن التسعير بحد ذاته مسألة أخرى. ففي صناعة الطيران والفضاء، يصعب على الطباعة ثلاثية الأبعاد أن تكون قادرة على المنافسة الحقيقية.
أعتقد أن صناعة الطيران والفضاء من المجالات القليلة التي يُمكن فيها تبرير تكلفة الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن. فتكاليف التصنيع الأولية لا تُمثل سوى جزء ضئيل من تكلفة منتج الطيران والفضاء، كما أن الوزن عامل بالغ الأهمية، ما يُسهّل إيجاد استخدام له. وبالمقارنة مع التكاليف الباهظة لضمان جودة الأجزاء المركبة، فإن عملية طباعة متقنة وفحص دقيق للأبعاد يُمكن أن يُحققا وفورات حقيقية في التكاليف ويُحدثا نقلة نوعية في هذا المجال.
أوضح مثال على ذلك هو كل ما يُطبع في محركات الصواريخ اليوم. يُمكن التخلص من العديد من نقاط الجودة غير المرضية في خطوط الأنابيب المعقدة مع تقليل الفاقد في خط العودة والوزن. أعتقد أن بعض فوهات المحركات تُطبع بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد (ربما سوبر دراكو؟). أتذكر بشكل مبهم أخبارًا عن نوع من الدعامات المعدنية المطبوعة في طائرات بوينغ.
قد تحتوي منتجات مثل أجهزة التشويش الجديدة التابعة للبحرية وغيرها من التطورات الحديثة على العديد من الدعامات المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. وتكمن ميزة الأجزاء المُحسّنة من حيث الشكل في دمج تحليل القوة في عملية التصميم، وربط تحليل الإجهاد بها ارتباطًا مباشرًا.
مع ذلك، سيستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن تنتشر تقنيات مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد بالليزر الانتقائي (DMLS) على نطاق واسع في صناعة السيارات والتصنيع. أما الوزن، فهو أقل أهمية بكثير.
يُعدّ استخدام هذه التقنية في مشعبات الأنظمة الهيدروليكية/الهوائية أحد التطبيقات التي تُحقق فيها نتائج ممتازة. وتُعتبر إمكانية إنشاء قنوات وتجاويف منحنية للتغليف بالانكماش الحراري ميزةً بالغة الأهمية. كما أنه لأغراض الاعتماد، لا يزال يتعين إجراء اختبار إجهاد بنسبة 100%، لذا لا حاجة إلى عامل أمان كبير (فالإجهاد مرتفعٌ بالفعل).
تكمن المشكلة في أن العديد من الشركات تتباهى بامتلاكها طابعات SLM، لكن القليل منها يعرف كيفية استخدامها. تُستخدم هذه الطابعات فقط في النماذج الأولية السريعة، وتبقى خاملة معظم الوقت. ولأن هذا المجال لا يزال جديدًا، فمن المتوقع أن تنخفض قيمة هذه الطابعات بسرعة كبيرة، وأن يتم التخلص منها في غضون خمس سنوات. هذا يعني أنه على الرغم من أن التكلفة الفعلية قد تكون منخفضة جدًا، إلا أن الحصول على سعر مناسب لإنتاج كميات كبيرة أمر في غاية الصعوبة.
كذلك، تعتمد جودة الطباعة على الموصلية الحرارية للمادة، ما يعني أن الألومنيوم يميل إلى إحداث خشونة سطحية قد تؤدي إلى إجهاد مزعج (مع أن تصميم مشعب العادم لا يحتاج إلى ذلك). أيضًا، على الرغم من أن سبيكة TiAlV6 تُطبع بشكل ممتاز وتتمتع بخصائص قوة أفضل من الدرجة 5 الأساسية، إلا أن الألومنيوم متوفر في الغالب على شكل AlSi10Mg، وهي ليست أقوى سبيكة. سبيكة T6، مع أنها مناسبة لصب نفس المادة، إلا أنها غير مناسبة لأجزاء الطباعة الانتقائية بالليزر (SLM). سبيكة Scalmaloy ممتازة أيضًا، لكن ترخيصها صعب، وقليلون هم من يقدمونها، كما يمكنك استخدام التيتانيوم بجدران أرق.
معظم الشركات تحتاج إلى مبالغ طائلة، وعشرين عينة، وربما حتى طفلها الأول لمعالجة القطعة المطبوعة. ورغم أن وظيفتها لا تختلف جوهرياً عن المسبوكات المصنعة آلياً والتي استغرقت سنوات من العمل الشاق والمكلف، إلا أنهم يعتقدون أن القطع المطبوعة سحرية، ويعتقد العملاء أن لديهم موارد مالية ضخمة. كما أن الشركات الحاصلة على شهادة AS9100 لا تعاني عادةً من نقص في المشاريع، وتستمتع بما تقوم به منذ زمن طويل، وتعرف أنها تستطيع جني المال منه دون أن تتعرض لانتقادات لاذعة.
نعم، يمكن لصناعة الطيران الاستفادة من أجزاء الطباعة الانتقائية بالليزر، وبعضها يستفيد بالفعل، لكن خصوصيات هذه الصناعة والشركات التي تقدم هذه الخدمة لا تزال عالقة في سبعينيات القرن الماضي، مما يزيد الأمور تعقيدًا. التطور الحقيقي الوحيد يكمن في المحركات، حيث أصبحت حاقنات الوقود المطبوعة شائعة الاستخدام. أما بالنسبة لنا شخصيًا، فإنّ السعي للحصول على إمدادات من شركة ASML يُمثّل تحديًا كبيرًا.
أنبوب عادم للطباعة ثلاثية الأبعاد من الفولاذ المقاوم للصدأ P-51D. https://www.3dmpmag.com/article/?/powder-bed-systems/laser/a-role-in-military-fleet-readiness
تشمل العوامل الأخرى المرتبطة بتكاليف التشغيل الآلي إدارة فقدان سائل التبريد الناتج عن التقشر والتبخر. إضافةً إلى ذلك، يجب معالجة الرقائق. أي تقليل في كمية الرقائق في الإنتاج الضخم يمكن أن يؤدي إلى وفورات كبيرة.
يُشار إلى هذا غالبًا باسم تصميم الطوبولوجيا، وكما قد تتوقع، فهو مستوى آخر من التحليل يُضاف إلى تحليل العناصر المحدودة. وقد انتشر استخدامه على نطاق واسع في السنوات القليلة الماضية فقط مع ازدياد سهولة الوصول إلى الأدوات.
كلما رأيت اسم فراونهوفر، فاعلم أنه مسجل كبراءة اختراع وسيتم حظر مجتمع الصنّاع من استخدامه لفترة طويلة جدًا.
بمعنى آخر: لقد ابتكرنا طريقة جديدة للتأكد من استبدال سيارتك بمجرد انتهاء فترة الضمان.
لا أرى أي صلة بين مفصلات الأبواب الأخف وزناً ومؤامرة شريرة تجعلك ترمي سيارتك بأكملها في القمامة؟
تحليل عمر الإجهاد شيء، أما إذا قمت فقط بتحسين قوة المواد، فسوف ينتهي بك الأمر بجزء لن يعمل.
حتى لو صُممت لتكون ضعيفة عمدًا، فلن تتلف بعد انتهاء الضمان بفترة وجيزة، فهي مجرد مفصلة، ​​لكنها جديدة، ومن غير المرجح أن تضطر إلى التخلص من السيارة بأكملها... ستكون هناك سيارة بديلة خلال عمر السيارة، لأنها بشكل عام لا تزال جيدة، لكن هذا الجزء الرخيص/سهل الاستبدال قد تآكل - ليس في ذلك جديد...
عمليًا، ولضمان استيفائها لمعايير السلامة وغيرها، من المحتمل أن تخضع لإعادة هندسة مكثفة، مثل معظم هياكل السيارات ومقاعدها، نظرًا للضغوط التي ستتعرض لها أثناء الاستخدام العادي. لا يُباع هذا المنتج في نقاط البيع، إلا إذا كان ذلك مطلوبًا بموجب القانون في منطقتك.
"إنها مجرد مفصلة"، لكنها أيضاً مثال على تصميم قطعة غيار لعمر افتراضي محدد. وإذا طُبّق هذا التصميم على باقي أجزاء سيارتك، فستتحول سيارتك إلى خردة مع مرور الوقت.
إن الفضيحة هي نتيجة لحماية براءات الاختراع المتكررة (ملفات MP3، كما أرى!).
يعتمد الاقتصاد الأمريكي بأكمله على هذه "الشريحة". وبحسب بعض المعايير، فإنها تعمل :-/.
أنجز معهد فراونهوفر الكثير من الأبحاث العلمية، ليس فقط التطبيقية منها، بل الأساسية أيضاً. وكل ذلك يتطلب تمويلاً. فإذا أردنا القيام بذلك دون براءات اختراع أو تراخيص، نحتاج إلى زيادة التمويل الحكومي. أما في حال وجود تراخيص وبراءات اختراع، يتحمل باحثون في دول أخرى جزءاً من التكلفة لأنهم يستفيدون أيضاً من هذه التقنية. إضافةً إلى ذلك، تُعدّ هذه الدراسات بالغة الأهمية للحفاظ على القدرة التنافسية للصناعة.
بحسب موقعهم الإلكتروني، تبلغ نسبة الضرائب المفروضة عليك حوالي 30% (التمويل الأساسي)، أما الباقي فيأتي من مصادر متاحة لشركات أخرى. من المرجح أن يكون دخل براءات الاختراع جزءًا من هذه النسبة البالغة 70%، لذا إذا لم تأخذ ذلك في الحسبان، فسيكون هناك إما انخفاض في التطوير أو زيادة في الضرائب.
لسبب غير معروف، يُحظر استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في مكونات الهيكل والمحرك وناقل الحركة ونظام التعليق، كما أنه غير مرغوب فيه. لا يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ إلا في بعض أنابيب العادم باهظة الثمن، وهي رديئة الجودة مثل الفولاذ المارتنسيتي AISI 410. إذا كنت ترغب في الحصول على عادم جيد ومتين، فسيتعين عليك استخدام الفولاذ AISI 304/316 بنفسك.
لذا، ستُسد جميع الثقوب في هذه الأجزاء في نهاية المطاف بالتراب الرطب، وستبدأ الأجزاء بالصدأ بسرعة كبيرة. ولأن الجزء مصمم ليكون خفيف الوزن قدر الإمكان، فإن أي صدأ سيجعله ضعيفًا جدًا بحيث لا يستطيع أداء وظيفته. ستكون محظوظًا لو كان هذا الجزء مجرد مفصلة باب، أو دعامة داخلية أو رافعة أقل أهمية. أما إذا كان لديك أي أجزاء من نظام التعليق، أو أجزاء ناقل الحركة، أو ما شابه ذلك، فأنت في ورطة كبيرة.
ملاحظة: هل يعرف أحدكم سيارة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ تعرضت للرطوبة وإزالة الجليد والأوساخ في جميع أجزائها، بما في ذلك هيكلها الخارجي؟ يمكن شراء جميع أجزاء نظام التعليق، وأغطية مراوح التبريد، وما إلى ذلك، بأي سعر. أعرف سيارة ديلوريان، ولكن للأسف لا تحتوي إلا على ألواح خارجية من الفولاذ المقاوم للصدأ، وليس هيكل السيارة بالكامل أو التفاصيل المهمة الأخرى.
سأدفع أكثر مقابل سيارة بهيكل/إطار/نظام تعليق/عادم من الفولاذ المقاوم للصدأ، لكن هذا يعني تكلفة أعلى. فالمادة ليست أغلى ثمناً فحسب، بل أصعب أيضاً في التشكيل واللحام. أشك في جدوى استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في كتلة المحرك ورأس الأسطوانات.
الأمر صعب للغاية أيضاً. فبحسب معايير كفاءة استهلاك الوقود الحالية، لا توجد أي فائدة تُذكر للفولاذ المقاوم للصدأ. وسيستغرق الأمر عقوداً لتعويض انبعاثات الكربون الناتجة عن سيارة مصنوعة في معظمها من الفولاذ المقاوم للصدأ، وذلك لاستعادة مزايا متانة هذه المادة.
لماذا تعتقد ذلك؟ يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بنفس الكثافة ولكنه أقوى قليلاً (AISI 304 - 8000 كجم/م³ و500 ميجا باسكال، 945 - 7900-8100 كجم/م³ و450 ميجا باسكال). وبنفس سماكة الصفيحة، يكون لهيكل الفولاذ المقاوم للصدأ نفس وزن هيكل الفولاذ العادي. ولا تحتاج إلى طلاء، فلا حاجة إلى طبقة أساس أو طلاء أو ورنيش إضافية.
نعم، بعض السيارات مصنوعة من الألومنيوم أو حتى التيتانيوم، لذا فهي أخف وزنًا، لكنها في الغالب تنتمي إلى فئة السيارات الفاخرة، ولا يجد المشترون صعوبة في شراء سيارات جديدة كل عام. إضافةً إلى ذلك، يصدأ الألومنيوم أيضًا، وفي بعض الحالات أسرع من الفولاذ.
ليس من الصعب بأي حال من الأحوال تشكيل الفولاذ المقاوم للصدأ ولحامه. بل هو من أسهل المواد لحامًا، وبفضل مرونته العالية مقارنةً بالفولاذ العادي، يمكن تشكيله إلى أشكال أكثر تعقيدًا. ابحث عن الأواني والأحواض وغيرها من منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ المتوفرة بكثرة. حوض كبير من الفولاذ المقاوم للصدأ AISI 304 أرخص بكثير وأكثر دقة في الشكل من أي رفرف أمامي مصنوع من هذا الفولاذ الرخيص. يمكنك بسهولة تشكيل أجزاء الهيكل باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الجودة على قوالب عادية، وستدوم هذه القوالب لفترة أطول. في الاتحاد السوفيتي، كان بعض العاملين في مصانع السيارات يصنعون أحيانًا أجزاء هيكل من الفولاذ المقاوم للصدأ على معدات المصنع لاستبدال سياراتهم. لا يزال بإمكانك العثور على سيارة فولغا (GAZ-24) القديمة بقاعدة أو صندوق أو أجنحة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. لكن هذا أصبح مستحيلاً بعد انهيار الاتحاد السوفيتي. لا أعرف السبب ولا الكيفية، والآن لا أحد يوافق على جني المال منك. كما أنني لم أسمع عن تصنيع أجزاء هيكل من الفولاذ المقاوم للصدأ في مصانع الدول الغربية أو دول العالم الثالث. كل ما استطعت إيجاده هو سيارة جيب مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، ولكن على حد علمي، كانت ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ تُصنع يدويًا، وليس في المصنع. وهناك أيضًا قصة عن مُحبي سيارة فولكس فاجن جولف Mk2 الذين حاولوا طلب مجموعة من الرفارف المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ من شركات تصنيع قطع الغيار مثل كلوكر هولم، التي عادةً ما تصنعها من الفولاذ العادي. جميع هذه الشركات رفضت فورًا وبفظاظة أي حديث عن هذا الموضوع، حتى أنها لم تتطرق إلى السعر. لذا، لا يمكنك طلب أي شيء مهما كان سعره في هذه المنطقة، حتى بكميات كبيرة.
أتفق معك، ولهذا السبب لم أذكر المحرك في القائمة. الصدأ ليس بالتأكيد المشكلة الرئيسية في المحرك.
صحيح أن الفولاذ المقاوم للصدأ أغلى ثمناً، لكن هيكله لا يحتاج إلى طلاء إطلاقاً. فتكلفة طلاء أي جزء من هيكل السيارة أعلى بكثير من تكلفة الجزء نفسه. لذا، قد يكون هيكل الفولاذ المقاوم للصدأ أرخص من الهيكل الصدئ، وسيدوم طويلاً جداً. ببساطة، استبدل البطانات والمفاصل المطاطية البالية في سيارتك ولن تحتاج إلى شراء سيارة جديدة. وعندما يكون ذلك مناسباً، يمكنك حتى استبدال المحرك بمحرك أكثر كفاءة أو حتى كهربائي. لا نفايات، ولا أي ضرر بيئي غير ضروري عند تصنيع سيارات جديدة أو تشغيل السيارات القديمة. لكن لسبب ما، لا تُدرج هذه الطريقة الصديقة للبيئة ضمن اهتمامات دعاة حماية البيئة والمصنعين.
في أواخر سبعينيات القرن الماضي، قام حرفيون في الفلبين بتصنيع أجزاء هيكل جديدة من الفولاذ المقاوم للصدأ لسيارات الجيبني. كانت هذه السيارات تُصنع في الأصل من سيارات جيب متبقية من الحرب العالمية الثانية والحرب الكورية، ولكن في عام 1978 تقريبًا، تم تفكيكها جميعًا لأنها كانت تسمح بتمديد الجزء الخلفي لاستيعاب عدد أكبر من الركاب. لذلك، كان لا بد من بناء سيارات جديدة من الصفر باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ لحماية الهيكل من الصدأ. وهذا أمرٌ جيد في جزيرة محاطة بالمياه المالحة.
لا يوجد بديلٌ للفولاذ عالي الشد (HiTen) في صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ. وهذا أمرٌ بالغ الأهمية للسلامة، ولنتذكر اختبارات EuroNCAP الأولى على السيارات الصينية التي لم تستخدم هذا النوع من الفولاذ الخاص. أما بالنسبة للأجزاء المعقدة، فلا شيء يضاهي حديد الزهر GS: فهو غير مكلف، ويتمتع بخصائص صب عالية ومقاومة للصدأ. أما العامل الحاسم فهو السعر. فالفولاذ المقاوم للصدأ باهظ الثمن حقاً. صحيحٌ أنهم يستخدمون مثال السيارة الرياضية لسبب وجيه، حيث لا تُشكّل التكلفة عائقاً، لكن هذا لا ينطبق على فولكس فاجن بأي حال من الأحوال.
باستخدامك موقعنا الإلكتروني وخدماتنا، فإنك توافق صراحةً على وضع ملفات تعريف الارتباط الخاصة بالأداء والوظائف والإعلانات. اعرف المزيد