الفرق بين التصنيع الإضافي والتصنيع الطرحي

بمعنى ما، فإن مناقشة الفرق بين التصنيع الإضافي والتصنيع الطرحي يعادل مناقشة الفرق بين التصنيع باستخدام الحاسب الآلي والطباعة ثلاثية الأبعاد.

ما هو التصنيع الإضافي والتصنيع الطرحي؟

خضعت طرق التصنيع البشري لثلاثة تغييرات رئيسية حتى الآن، وهي التصنيع المتساوي المواد، والتصنيع الطرحي والتصنيع الإضافي.

يشير التصنيع المتساوي المواد إلى إنتاج المنتجات من خلال طرق مثل الصب والتشكيل واللحام، حيث يبقى وزن المادة دون تغيير نسبيًا (المنتج + الشوائب)، وهي ممارسة لها تاريخ يمتد لأكثر من 3000 عام.

يشير التصنيع بالطرح (CNC) إلى استخدام معدات مثل المخارط, المطاحنوالمسطحات والمطاحن لقطع المواد لتحقيق الشكل المطلوب. هذه الممارسة موجودة منذ أكثر من 300 عام منذ الثورة الصناعية. للاطلاع على عمليات محددة للتصنيع بالطرح، نوصي بقراءة "ما هو التصنيع باستخدام الحاسب الآلي بنظام التحكم الرقمي.”

يشير التصنيع الإضافي (المعروف باسم الطباعة ثلاثية الأبعاد) إلى استخدام تقنيات مثل البلمرة الضوئية والتلبيد الانتقائي بالليزر ونمذجة الترسيب المنصهر لإضافة المواد بشكل تدريجي لتشكيل الشكل المطلوب. هذه الممارسة موجودة منذ أكثر من 30 عامًا فقط منذ ثمانينيات القرن الماضي. لفهم التصنيع الإضافي، نوصي بقراءة المزيد عن "الطباعة ثلاثية الأبعاد.”

إذا نظرنا إلى الوراء عبر التاريخ، نجد أن كلاً من التصنيع المتساوي المواد والتصنيع الطرحي قد ساهم بشكل كبير في التنمية البشرية، بل ودفع بشكل مباشر القفزات الصناعية في المجتمع البشري. ويُعتقد أن الطباعة ثلاثية الأبعاد ستجلب أيضًا المزيد من الابتكار والراحة للناس في المستقبل القريب.

مزايا ومساوئ التصنيع الإضافي والتصنيع الاستخراجي

ويمثل ظهور كل طريقة تصنيع ثورة في مجال التصنيع، ولكن مزايا وعيوب كل منهما تدفع وتقيّد تطوير التقنيات الخاصة بكل منهما. فيما يلي، سأقوم بتحليل نقاط القوة والضعف في كل تقنية.

تصنيع المواد المتساوية:

المزايا: إنتاج ناضج نسبيًا وقابل للتخصيص

العيوب: كفاءة منخفضة وتكلفة عالية وغير مناسبة للإنتاج بكميات كبيرة

التصنيع الطرحي:

المزايا: قادرة على إنتاج كميات كبيرة على نطاق واسع، وكفاءة عالية، ويمكنها تحقيق دقة عالية جدًا

العيوب: التكلفة العالية للتخصيص المخصص، وإهدار المخلفات والقصاصات

التصنيع المضاف (المرحلة الحالية):

المزايا: القدرة على التخصيص حسب الطلب، ودورة تطوير المنتج القصيرة، والتكلفة المنخفضة

العيوب: تكلفة عالية للإنتاج بكميات كبيرة، وخيارات مواد محدودة نسبيًا

مزايا وعيوب التصنيع الطرحي مقابل التصنيع الإضافي

كما ذكرنا سابقًا، تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لتقنيات التصنيع الطرحي في قدرتها على توفير دقة أبعاد عالية. على عكس معظم عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد التي تعتمد على الحرارة، يسمح التصنيع الطرحي ببناء الأجزاء في درجة حرارة الغرفة، مما يجنب مشاكل دقة الحجم المرتبطة بمعالجة المواد (الانكماش).

لضمان دقة الأبعاد في التصنيع بالطرح، من الضروري التحكم البيئي. على سبيل المثال، إذا تم استخدام كتل الصلب لتصميم الأجزاء، فيجب إحضار المادة إلى الغرفة التي سيتم فيها القطع قبل 3 أيام على الأقل؛ وإلا ستتغير أبعادها بناءً على درجة الحرارة والرطوبة.

يستفيد التصنيع الطرحي أيضًا من مجموعة واسعة من المواد المتوافقة مقارنة بالطباعة ثلاثية الأبعاد. على عكس الطباعة ثلاثية الأبعاد، التي تتطلب طابعات متعددة تعتمد على مواد مختلفة، يمكن للتصنيع الطرحي إنشاء أجزاء معدنية أو بلاستيكية أو خشبية على نفس الآلة.

تحديات وقيود التصنيع الانتقاصية

ومع ذلك، فإن عمليات التصنيع الطرحي لها عيوب كبيرة. أولاً، بالمقارنة مع الطباعة ثلاثية الأبعاد، فإن طرق الإنتاج المختلفة تترك وراءها كمية كبيرة من النفايات، في حين أن التصنيع الإضافي جذاب لأنه يستخدم فقط الكمية المطلوبة من المواد.

على سبيل المثال، أثناء التصنيع الآلي، يجب على المصنعين إزالة البُرادة وغيرها من الحطام من عملية التصنيع للحد من كمية المواد الزائدة التي يمكن أن تتداخل مع عمليات القطع. وبالإضافة إلى الغبار الناتج عن التصنيع بالطرح، يمكن أن يكون دخان العملية ضارًا للمشغلين، وهو أمر شائع عند استخدام عمليات الليزر أو EDM.

وعلاوة على ذلك، لا يمكن للتصنيع الطرحي أن يوفر نفس حرية التصنيع التي توفرها الطباعة ثلاثية الأبعاد - في بعض الأحيان، تتطلب الأجزاء التي يمكن طباعتها دفعة واحدة عمليات متعددة، واستخدام آلات مختلفة، ويتم تقسيمها إلى أجزاء متعددة لتجميعها لتكرارها عبر التصنيع الطرحي.

وأخيرًا، يكون تحقيق الأشكال الهندسية المعقدة من خلال عمليات إزالة المواد أكثر صعوبة. يتيح التصنيع الإضافي حرية أكبر في عملية التصميم. وبعبارة أخرى، لا يتعين على المصممين القلق بشأن القيود التي تفرضها أدوات الماكينات التي يستخدمونها، مما يتيح لخيالهم الانطلاق بحرية دون التقيد بقدرات التصنيع.

كيف يكمل التصنيع الطرحي والتصنيع الإضافي بعضهما البعض

إذا كان يُفترض في كثير من الأحيان أن هاتين التقنيتين متنافستان في الوقت الحالي، فإن لهما تطبيقات مختلفة تمامًا. ولهذا السبب يتم استخدامهما في المقام الأول بطريقة تكميلية. فمنذ أن بدأت الطباعة ثلاثية الأبعاد في النمو بقوة، كانت الطباعة ثلاثية الأبعاد هي الأكثر استخدامًا لأغراض النماذج الأولية.

نظرًا للفوائد التي تقدمها، تتيح التكنولوجيا ثلاثية الأبعاد تصنيع أجزاء متعددة بسرعة وبتكلفة منخفضة، مما يوفر إمكانيات لتكرارات مختلفة. وبمجرد تحديد الشكل والمواد والأجزاء، يمكن تنفيذ الإنتاج على دفعات باستخدام طرق التصنيع الطرحي.

تسمح عمليات مثل القطع بالليزر والقطع بالنفث المائي بتصميم عدد كبير من الأجزاء في وقت قصير. ومع ذلك، يمكن أن تستغرق الطرق الأخرى، مثل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي، وقتًا طويلاً جدًا. تتطلب هذه التقنية خطوات برمجة كبيرة ووجودًا بشريًا إلزاميًا تقريبًا. واليوم، تُستخدم الماكينات بنظام التحكم الرقمي بشكل أساسي في تصنيع قوالب الحقن، وهي تقنية تصنيع تكوينية.

التطورات في التصنيع: التعاون بين التصنيع الطرحي والتصنيع الإضافي

بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أن التصنيع الطرحي يسمح بإصلاح الأشياء، إلا أن الطباعة ثلاثية الأبعاد توفر المزيد من الإمكانيات في هذا المجال. مثال على ذلك عملية ترسيب الطاقة الموجهة (DED)، والتي يمكن استخدامها لإصلاح الأجزاء المعدنية دون استبدالها.

وعلى وجه التحديد، هذه التكنولوجيا قادرة على إضافة مواد إلى الأجزاء الموجودة، وبالتالي تجنب الحاجة إلى تصنيع مكونات أو استبدال أجزاء كبيرة دون داعٍ. وعلى الصعيد العالمي، تسمح التكنولوجيا ثلاثية الأبعاد باستنساخ الأجزاء التي تعطلت أو تلفت مع مرور الوقت، ويتم إنتاجها عند الطلب وعلى دفعات صغيرة. ولا يحتاج المستخدمون إلى التخلص منها بل يمكنهم إصلاح الأجزاء وتقليل تأثيرها على البيئة.

على الرغم من الاختلافات والعمليات، يميل التصنيع الطرحي والتصنيع الإضافي إلى التقدم جنبًا إلى جنب. ونظرًا لخصائص كل منهما، فإن هذين النوعين من التصنيع يكملان بعضهما البعض ويمكنهما إنشاء أجزاء دقيقة لم يكن من الممكن تصورها في السابق.

للجمع بين تقنيات التصنيع هذه، تم إنشاء بعض المشاريع التعاونية، مثل مشروع FirstMold، الذي يهدف إلى توفير حرية التصميم التي يوفرها التصنيع الإضافي ودقة التصنيع الطرحي للشركات.

هل يمكن أن يحل التصنيع الإضافي محل التصنيع الطرحي؟

الإجابة التي قدمتها FirstMold هي: على الأقل في الوقت الحالي، لا يمكن ذلك.

لماذا يقال إن الطباعة ثلاثية الأبعاد لا يمكن أن تحل محل التصنيع الطرحي في المرحلة الحالية؟ أعتقد أنه يمكن تحليلها بشكل أساسي من الجانبين التاليين.

ما هو الطلب الحالي؟

قبل تحليل الطلب الحالي، دعونا نحلل أولاً لماذا استطاع التصنيع الطرحي أن يحل محل معظم الصناعات التحويلية المتساوية في المواد.

لقد وصل المجتمع البشري إلى مستوى معين من التطور، وتمت تلبية الاحتياجات الأساسية للبقاء على قيد الحياة. وما يتبع ذلك هو الحاجة إلى المزيد من السلع المادية. وبالإضافة إلى العولمة التي أحدثتها الرحلات العظيمة، أصبحت أساليب الإنتاج التقليدية على غرار الورش الصغيرة غير قادرة ببساطة على تلبية الفجوة الهائلة في احتياجات المجتمع المادية. ومن أجل إنتاج المنتجات بشكل أكثر كفاءة وبجودة أفضل، ظهر التصنيع الطرحي أو أساليب الإنتاج الضخم.

بالنظر إليها الآن، نجد أن الوضع هو نفسه. من الصعب بالفعل تلبية الاحتياجات المادية الأساسية، وبدأ المزيد والمزيد من الناس في التفكير في التخصيص الشخصي. إذا استمر استخدام طريقة التصنيع الطرحي التقليدية، فستكون التكلفة حتماً أعلى. لذا، هذه هي فرصة التصنيع الإضافي.

ولكن في المرحلة الحالية، لم يتطور الأمر في المرحلة الحالية إلى الحد الذي يوجد فيه طلب كبير على المنتجات المخصصة، ولا يزال جزء كبير من السكان يسعون إلى تحقيق الفعالية من حيث التكلفة بدلاً من الرغبات الروحية.

يستغرق الأمر وقتاً طويلاً حتى تصبح بارعاً، وحالياً، لا تزال تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بعيدة كل البعد عن القدرة على تحقيق التخصيص الشخصي على نطاق واسع.

نقص القدرات

بالمقارنة مع التصنيع الطرحي، فإن التصنيع الإضافي بطيء، وخيارات المواد المتاحة له محدودة، وهو مكلف.

لا يمكن إنكار أن سرعة معدات الطباعة ثلاثية الأبعاد الحالية بطيئة. فهي تستغرق وقتاً طويلاً لإنتاج منتج نهائي، كما أن الطلب يفوق العرض.

تستغرق طباعة الكوب من ساعتين إلى ثلاث ساعات، وبحلول الوقت الذي نطبع فيه الكوب يكون الشخص قد عطش بالفعل.

عندما نتمكن من طباعة سيارة في ثانية واحدة، أو مجموعة من المنازل في عشر دقائق؟ هذا ما يجب أن تبدو عليه التكنولوجيا الثورية.

بالإضافة إلى ذلك، فيما يتعلق بالمواد، فإن مواد الطباعة التي يمكن تحقيقها حاليًا محدودة. فبالإضافة إلى المواد البلاستيكية الأكثر شيوعًا، هناك أيضًا النايلون والراتنج ومسحوق الجبس ومسحوق المعادن وما إلى ذلك، ويمكن لجهاز واحد فقط طباعة نوع واحد من المواد في كل مرة.

إذا أراد المرء طباعة منتج بمواد مركبة، فقد يحتاج إلى عمليات ما بعد التجميع أو عمليات أخرى.

كما ذكرنا سابقاً، عند تحليل الرغبات الحالية للناس من حيث الاحتياجات الروحية مقابل فعالية التكلفة، فإن الغالبية العظمى ستختار فعالية التكلفة. لذا، من الصعب أن يتقبل السوق أسعار المنتجات من الطباعة ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع.

في الواقع، في المرحلة الحالية، يتوافق التصنيع الإضافي والتصنيع الطرحي بشكل جيد للغاية، وهي أفضل طريقة حاليًا لاستخدام كلتا التقنيتين.

الكلمات الأخيرة

سواءً كان التصنيع المتساوي المواد أو التصنيع الطرحي أو التصنيع الإضافي، لا توجد في الواقع ظاهرة استبدال إحداهما بالأخرى. أفضل نتيجة هي أن التقنيات المختلفة تتعايش مع بعضها البعض، وستظل هناك دائمًا بعض الصناعات التي تحتاج إليها. توفر شركة FirstMold خدمات التصنيع الآلي باستخدام الحاسب الآلي الرقمي وخدمات الطباعة ثلاثية الأبعاد ولديها خبرة في كلا المجالين لسنوات عديدة. لذا، فهي تتمتع بدرجة معينة من التأثير في هذا الصدد.

ولعل ما نتطلع إليه بشكل جماعي هو ما يسمى "التصنيع الهجين" الذي قد يظهر في المستقبل.