مقارنة التصنيع الإضافي بالتصنيع الطرحي: ما هي الاختلافات؟

في تطور الصناعة الحديثة، التقدم في تكنولوجيا التصنيع أدت إلى العديد من الأفكار والاختراقات الجديدة. فقد تطورت من التصنيع الطرحي التقليدي، مثل الطحن والخراطة، إلى التصنيع الإضافي الناشئ بسرعة، والمعروف أيضًا باسم الطباعة ثلاثية الأبعادلكل طريقة فوائدها واستخداماتها الفريدة. يجب على الشركات فهم الفرق بين التصنيع الإضافي والتصنيع الطرحي، وهو أمر بالغ الأهمية لاختيار التقنية الأنسب. في هذه المقالة، سنناقش ميزات وإيجابيات وسلبيات واستخدامات هاتين الطريقتين. سيساعدك هذا على معرفة كيفية اختيار التقنية الأنسب لمختلف المنتجات والظروف في التصنيع الحديث.

أو ربما تريد الاستمرار في التعمق أكثر في معرفة الفرق بين الطباعة باستخدام الحاسب الآلي والطباعة ثلاثية الأبعاد. أقترح عليك التحقق من الفرق بين التصنيع باستخدام الحاسب الآلي والطباعة ثلاثية الأبعاد SLS ل رؤية أكثر تخصصا.

ما هي التصنيع الإضافي؟

التصنيع الإضافي هو أسلوب إنتاج عالي التقنية، يُبنى من خلاله مجسمات ثلاثية الأبعاد بإضافة طبقة تلو الأخرى. بخلاف التصنيع الطرحي التقليدي، لا يحتاج التصنيع الإضافي إلى أدوات قطع لإزالة المواد، بل يطبع أجزاءً صلبة من ملفات التصميم الرقمية. يُحسّن هذا النهج مرونة التصميم بشكل كبير، ويُمكّن من إنتاج أجزاء ذات أشكال معقدة، كما يُقلل من هدر المواد ويُختصر دورات الإنتاج.

التقنيات الرئيسية

نفث المجلد: نفث المادة اللاصقة هو تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد. تُنتج هذه التقنية أجسامًا طبقة تلو الأخرى عن طريق رش غراء سائل على مادة مسحوقة. يمكن استخدام هذه الطريقة للمعادن والرمل والبلاستيك والسيراميك. تتميز هذه الطريقة بالسرعة والتكلفة المنخفضة، مما يجعلها شائعة الاستخدام في صناعة النماذج والقوالب.

ترسيب الطاقة الموجهة (DED): ترسيب الطاقة الموجّه يُنتج أجسامًا عن طريق صهر مسحوق أو سلك معدني. يُستخدم هذا الترسيب بشكل رئيسي لإصلاح أو تحسين الأجزاء المعدنية الموجودة. تُستخدم هذه التقنية في صناعات مثل الطيران والسيارات والطاقة.

بثق المواد: تُعرف هذه الطريقة أيضًا باسم نمذجة الترسيب المندمج (FDM). تُنتج هذه الطريقة أجسامًا طبقة تلو الأخرى عن طريق تسخين وبثق خيوط بلاستيكية طويلة. تُعد هذه الطريقة من أكثر تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد شيوعًا للمواد البلاستيكية مثل PLA وABS وPETG.

نفث المواد: يُنتج نفث المواد أجسامًا دقيقة عن طريق رشّ وتصليب مواد سائلة، مثل الراتنج، طبقةً تلو الأخرى. وهو مثالي لإنتاج قطع بمواد وألوان مختلفة، مثل تصميم المجوهرات، والنماذج الطبية، والنماذج الأولية للمنتجات.

دمج مسحوق السرير (PBF): تشمل تقنيات دمج فراش المسحوق تقنيات مثل الصهر الانتقائي بالليزر (SLM) والصهر بشعاع الإلكترون (EBM). تستخدم هذه الطرق شعاعًا ضوئيًا عالي الطاقة لصهر المواد طبقةً تلو الأخرى على فراش المسحوق، لإنتاج قطع معدنية أو بلاستيكية قوية. لذا، يُعدّ PBF مثاليًا لتصنيع مكونات عالية الدقة والقوة.

تغليف الصفائح: تُنتج عملية الترقق بالصفائح أشياءً عن طريق قطع ولصق طبقات رقيقة من مواد مثل الورق والبلاستيك والمعادن. وهي طريقة اقتصادية لتصنيع نماذج وقوالب وأدوات كبيرة.

خزانات البلمرة الضوئية (البلمرة الضوئية VAT): تتضمن هذه الطريقة الطباعة المجسمة (SLA) والمعالجة الضوئية الرقمية (DLP). وتستخدم الضوء لتصلب الراتنج السائل طبقةً تلو الأخرى. ويمكن لهذه الطريقة إنتاج أجزاء دقيقة للغاية. ومن الأمثلة على ذلك معدات طب الأسنان، والنماذج الطبية، والنماذج الأولية للمنتجات الاستهلاكية المعقدة.

فوائد التصنيع الإضافي

• مرونة التصميم: يمكن للتصنيع الإضافي إنشاء أشكال معقدة وهياكل داخلية دون الحاجة إلى خطوات إضافية.
• استخدام المواد العالية: بخلاف التصنيع التقليدي، لا يُنتج التصنيع الإضافي أي هدر مادي يُذكر، لأنه يستخدم المواد المطلوبة فقط.
• النمذجة السريعة: إن القدرة على الانتقال بسرعة من التصميم إلى المنتج النهائي تعمل على تسريع عملية التطوير بشكل كبير.
• التصنيع المخصص: تعد التصنيع الإضافي مثاليًا لإنشاء منتجات مخصصة ومخصصة لتلبية احتياجات العملاء المحددة.

حدود التصنيع الإضافي

• سرعات الإنتاج البطيئةالتصنيع الإضافي هو بناء طبقة تلو الأخرى، لذا فهو أبطأ من الإنتاج الضخم التقليدي.
• اختيار المواد محدود: ليست كل المواد مناسبة للتصنيع الإضافي، وخاصةً بعض السبائك والمركبات عالية الأداء.
• جودة السطح والدقة: قد تتطلب بعض القطع المُنتجة باستخدام تقنيات التصنيع الإضافي معالجةً لاحقة. بهذه الطريقة، يتم تحقيق جودة السطح ودقة الأبعاد المطلوبة.
• تكاليف أعلى: وخاصة في التصنيع الإضافي للمعادن، تكون تكاليف المعدات والمواد مرتفعة، مما يجعلها مناسبة لعمليات الإنتاج الصغيرة.

متى نستخدم التصنيع الإضافي؟

• النمذجة الأولية: في المراحل المبكرة من تطوير المنتج للتصميم والاختبار التكراري السريع.
• الأجزاء المعقدة: للأشكال الهندسية المعقدة التي لا يمكن إنتاجها بالعمليات التقليدية أو التي تكون مكلفة للغاية لإنتاجها.
• إنتاج منخفض الحجم: لإنتاج منتجات مخصصة أو بإصدار محدود مثل الغرسات الطبية وأجزاء الطيران.
• تصميم خفيف الوزن: يتم استخدام التصنيع الإضافي لإنشاء هياكل خفيفة الوزن حيث تكون هناك حاجة إلى تقليل الوزن وتحسين الأداء.

ما هو التصنيع الطرحي؟

التصنيع الطرحي هو عملية إنتاج تقليدية. فيه، تُزال كمية من المادة الخام للحصول على القطعة أو المنتج المطلوب. تتضمن العملية عادةً أنواعًا عديدة من القطع، منها: الطحن, تحول، الحفر، و طحنتم تصميمها لإزالة المواد بدقة من كتلة صلبة للحصول على شكل وحجم محددين.

التقنيات الرئيسية

التآكل (المعالجة بالمواد الكاشطة): تستخدم تقنية التآكل عجلات الطحن أو مواد كاشطة أخرى لقطع سطح قطعة العمل لتحقيق أبعاد وتشطيب دقيقين. تشمل طرق التآكل الشائعة الطحن السطحي، والطحن الأسطواني، والطحن بدون مركز. تُناسب هذه التقنية المواد الصلبة مثل المعادن والسيراميك والزجاج، ولذلك تُستخدم على نطاق واسع في تصنيع القطع والأدوات عالية الدقة.

مراكز تصنيع الآلات ذات التحكم الرقمي: تُجري مراكز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) عمليات تصنيع متعددة المحاور باستخدام أدوات قطع مُتحكم بها حاسوبيًا (مثل القواطع والمثاقب). تُمكّن تقنية CNC من إجراء عمليات متنوعة مثل الخراطة، والطحن، والحفر، والنقر، وغيرها، وهي مناسبة لجميع المواد المعدنية والبلاستيكية تقريبًا. ومن مزايا تقنية CNC دقة التصنيع العالية، ودرجة الأتمتة العالية، وإمكانية الإنتاج الضخم للأجزاء المعقدة.

معالجة التفريغ الكهربائي (EDM): تُستخدم عملية التفريغ الكهربائي (EDM) لصهر وتبخير المواد موضعيًا من خلال درجة الحرارة والضغط العاليين الناتجين عن التفريغ، مما يُشكّل أشكالًا معقدة وأسطحًا دقيقة. وتُعدّ عملية التفريغ الكهربائي مناسبة بشكل خاص لتصنيع المواد الصلبة التي يصعب قطعها، مثل السبائك الصلبة والفولاذ المُصلّب. ولذلك، تُستخدم غالبًا في تصنيع القوالب وتصنيع الأجزاء الدقيقة.

القطع بالليزر: يستخدم القطع بالليزر شعاع ليزر عالي الطاقة لإذابة أو تبخير المواد للحصول على قطع دقيق. هذه التقنية مناسبة لمجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك المعادن والبلاستيك والخشب والمنسوجات، لأنها قادرة على قطع الأشكال المعقدة بدقة عالية. يُستخدم القطع بالليزر على نطاق واسع في معالجة الصفائح المعدنية، وصناعة اللافتات الإعلانية، وتصنيع المعدات الطبية.

القطع بنفث الماء: يستخدم القطع بنفث الماء نفث ماء عالي الضغط (مع إضافة مواد كاشطة أحيانًا) لقطع المواد. ونتيجةً لذلك، لا يُولّد هذا القطع حرارةً، مما يُجنّب تشوّه المواد. وهو مناسب لقطع مواد مثل المعادن والزجاج والسيراميك والمواد المركبة. كما أنه مناسبٌ بشكلٍ خاص لمعالجة المواد الحساسة للحرارة ومواد المعالجة المُشكّلة. ويُستخدم القطع بنفث الماء بشكلٍ شائع في صناعات الطيران والفضاء، وصناعة السيارات، والبناء.

مزايا التصنيع الطرحي

• دقة عالية وجودة السطح: من خلال التصنيع الدقيق والتصنيع الطرحي يمكن تحقيق دقة أبعاد عالية للغاية وتشطيب السطح.
• مجموعة واسعة من المواد: يمكن معالجة أي مادة صلبة تقريبًا عن طريق التصنيع الطرحي، بما في ذلك المعادن والبلاستيك والخشب والمركبات.
• تكنولوجيا المعالجة الناضجة: لقد أصبحت تكنولوجيا تصنيع المواد المخفضة راسخة في الإنتاج الصناعي على نطاق واسع وتدعمها مجموعة واسعة من الأدوات والمعدات.
• الاستخدام الفعال للمواد: يمكن تقليل هدر المواد بشكل فعال عن طريق تحسين مسارات القطع ومعلمات التصنيع.

حدود تصنيع المواد المخفضة

• النفايات المادية: بسبب التشغيل عن طريق إزالة المواد، فإن هدر المواد يكون كبيرًا، خاصة عند تشغيل الأشكال المعقدة.
• وقت معالجة أطول: بالنسبة للأجزاء المعقدة، يكون وقت معالجة التصنيع الطرحي أطول، خاصة في حالة متطلبات الدقة العالية.
• تكلفة المعدات العالية: تعتبر معدات CNC المتطورة وأدوات آلة EDM ومعدات القطع بالليزر باهظة الثمن، والاستثمار الأولي كبير.
• حدود تصميم المعالجة: في التصنيع الطرحي، يصعب معالجة بعض الهياكل الداخلية المعقدة بشكل مباشر، مما يتطلب عمليات متعددة أو تجهيزات أدوات خاصة.

متى نستخدم التصنيع الطرحي؟

• أجزاء عالية الدقة: معالجة الأجزاء التي تتطلب دقة أبعاد عالية للغاية وتشطيب سطحي، مثل صناعة القوالب والأجزاء الميكانيكية الدقيقة.
• عمليات التصنيع التقليدية: تظل عملية التصنيع الطرحي هي العملية السائدة في الإنتاج الضخم، وخاصة بالنسبة لتصنيع المعادن والمواد الصلبة.
• الهندسة المعقدة: على الرغم من مزايا التصنيع الإضافي للأشكال المعقدة، إلا أن التصنيع الطرحي لا يزال طريقة موثوقة لتصنيع الأجزاء ذات الهندسة المعقدة، خاصة عند دمجه مع تقنية CNC متعددة المحاور.
• إنتاج متسلسل: عندما تكون تصميمات المنتجات ثابتة والطلب مرتفعًا، يمكن للتصنيع الطرحي أن يوفر حلاً فعالاً وفعّالاً من حيث التكلفة للإنتاج الضخم.

قراءة ذات صلة: التصنيع باستخدام الحاسب الآلي مقابل الطباعة ثلاثية الأبعاد SLS

جدول مقارنة بين التصنيع الإضافي والتصنيع الطرحي

تطبيقات التصنيع الإضافي والتصنيع الطرحي

تتمتع كل من التصنيع الإضافي والطرحي بمجالات تطبيقية مهمة في التصنيع الحديث.

تتميز التصنيع الإضافي بمزايا كبيرة في التخصيص، والدفعات الصغيرة، وتصنيع الأجزاء المعقدة. في المقابل، يهيمن التصنيع الطرحي على التصنيع عالي الدقة، والكميات الكبيرة، والتصنيع التقليدي.

وفقًا لمتطلبات الإنتاج المحددة، يمكن الجمع بين طريقتي التصنيع، مما يزيد الإنتاجية ويخفض التكلفة.

تطبيقات التصنيع الإضافي

النمذجة الأولية: تُمكّن عمليات التصنيع الإضافي المصممين والمهندسين من تكرار تصاميم المنتجات والتحقق منها بسرعة من خلال توليد نماذج أولية فعلية من نماذج التصميم في فترة زمنية قصيرة. وهذا مهم بشكل خاص في صناعات مثل السيارات، والإلكترونيات الاستهلاكية، والأجهزة الطبية.

تصنيع الأجزاء المعقدة: تتميز التصنيع الإضافي بمزايا كبيرة في تصنيع الأشكال الهندسية المعقدة والهياكل الداخلية، مثل هياكل قرص العسل والأجزاء المُحسّنة طوبولوجيًا. وغالبًا ما تستغل صناعات الفضاء والطب والسلع الاستهلاكية الفاخرة هذه الميزة لإنتاج قطع خفيفة الوزن وعالية الأداء.

المنتجات المخصصة: يُعد التصنيع الإضافي مناسبًا بشكل خاص لإنتاج منتجات مُخصصة، مثل الغرسات الطبية المُخصصة، والمجوهرات المُخصصة، والمنتجات الاستهلاكية المُتخصصة. في هذه التطبيقات، يكون كل جزء فريدًا، ويُمكن للتصنيع الإضافي إنتاج هذه المنتجات المُخصصة بتكلفة منخفضة ووقت مُستقطع.

إنتاج حجم صغير: في الإنتاج ذي الحجم الصغير، يمكن للتصنيع الإضافي القضاء على التكلفة والوقت المرتبطين بالأدوات وهو مناسب بشكل خاص للمناطق التي يتغير فيها الطلب في السوق بسرعة، مثل الأزياء وتصميم الفن والتصنيع الراقية.

تطبيق التصنيع الطرحي

الإنتاج بكميات كبيرة: تستطيع مراكز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC)، والمخرطات، وآلات الطحن، وغيرها من المعدات إنتاج كميات كبيرة من القطع بكفاءة عالية ودقة متسقة. ويُستخدم التصنيع باستخدام مواد مُخفّضة على نطاق واسع في مجالات الإنتاج الضخم، مثل تصنيع السيارات، وتصنيع الأجهزة، وإنتاج المعدات الصناعية الثقيلة.

معالجة الأجزاء عالية الدقة: يمكن أن تؤدي عمليات التصنيع الطرحية مثل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي والطحن والتفريغ الكهربائي إلى تصنيع قوالب وأجزاء ميكانيكية دقيقة وهياكل أجهزة إلكترونية وأجزاء أجهزة طبية عالية الدقة.

التصنيع التقليدي: يحتل تصنيع المواد المختزلة مكانة مهمة في التصنيع التقليدي، وخاصةً في مجال معالجة المعادن. فمن خلال عمليات القطع والحفر والطحن والطحن، يُمكن لتصنيع المواد المختزلة معالجة مجموعة متنوعة من المواد المعدنية بكفاءة، مثل الفولاذ وسبائك الألومنيوم وسبائك التيتانيوم وغيرها.

تصنيع القوالب: من خلال التصنيع باستخدام الحاسب الآلي والتشكيل بالتفريغ الكهربائي، يمكن للتصنيع الطرحي إنتاج قوالب عالية الدقة والمتانة لعمليات الحقن والختم والصب بالقالب. تُستخدم هذه القوالب على نطاق واسع في الإنتاج الضخم في صناعات السيارات والإلكترونيات والسلع الاستهلاكية.

تكاليف التصنيع الطرحية مقابل تكاليف التصنيع الإضافية

تكاليف الآلات والأدوات

عادةً ما يتطلب التصنيع الإضافي تكاليف عالية للآلات والأدوات. ويتطلب تحديدًا أدوات CNC عالية الجودة، ومعدات EDM، وآلات القطع بالليزر، وغيرها من المعدات. ومع ذلك، فإن تكاليف شراء وصيانة هذه الآلات مرتفعة. بالإضافة إلى ذلك، قد يلزم استخدام مجموعة من الأدوات والتجهيزات المتخصصة، حسب احتياجات التشغيل.

من ناحية أخرى، تتميز التصنيع الإضافي بتكاليف معدات أولية أعلى. وينطبق هذا بشكل خاص على الطابعات المعدنية ثلاثية الأبعاد ومعدات البلمرة الضوئية المتطورة. وبالتالي، لا يتطلب عادةً قوالب إضافية أو أدوات خاصة، مما قد يؤدي إلى توفير التكاليف في بعض الحالات.

تكاليف العمالة

يتطلب التصنيع الإضافي عمالةً أكثر، إذ يتطلب مشغلين يتمتعون بمهارات تشغيل واسعة ومعرفة ببرمجة التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC). ويرجع ذلك إلى أن الإعدادات والعمليات المعقدة تتطلب غالبًا فنيين ذوي خبرة.

في المقابل، يتميز التصنيع الإضافي بأتمتة عالية وسهولة تشغيل نسبية، ما يعني انخفاض تكلفة العمالة. ومع ذلك، لا يزال يتطلب فنيين لصيانة المعدات وتجهيزها.

تكاليف المواد

عادةً ما تكون تكاليف المواد اللازمة للتصنيع الطرحي منخفضة نسبيًا. ومع ذلك، نظرًا لطبيعة العملية، هناك هدر كبير في المواد. وينطبق هذا بشكل خاص على التصنيع الطرحي للأجزاء المعقدة.

من ناحية أخرى، عادةً ما تكون تكاليف المواد اللازمة للتصنيع الإضافي أعلى. ومع ذلك، تتميز هذه العملية بمعدل استخدام مرتفع للمواد وهدر ضئيل. لذلك، على المدى الطويل، قد يعوض هذا بعض تكاليف المواد المرتفعة.

تكاليف ما بعد المعالجة

في التصنيع الطرحي، عادةً ما تكون الأجزاء جاهزة للاستخدام أو لا تتطلب سوى معالجة لاحقة بسيطة. ومن الأمثلة على ذلك التلميع أو معالجة السطح.

من ناحية أخرى، غالبًا ما تتطلب الأجزاء المصنعة بالإضافة، وخاصةً تلك التي تتطلب دقة أو متانة عالية، معالجة لاحقة إضافية. ومن الأمثلة على ذلك إزالة الهياكل الداعمة، أو تنعيم السطح، أو المعالجة الحرارية. وعادةً ما تزيد هذه الخطوات من التكلفة الإجمالية.

بشكل عام، قد تكون التكاليف الأولية للتصنيع الإضافي أعلى على المدى القصير، لا سيما فيما يتعلق بالمعدات والمواد. ومع ذلك، في بعض الحالات، مثل الإنتاج المخصص والتصنيع على دفعات صغيرة، ستتضح مزاياه من حيث التكلفة تدريجيًا.

يتميز التصنيع الطرحي بتكاليف أعلى للآلات والعمالة. أما في الإنتاج الضخم، فإن نضج عملياته وانخفاض تكاليف المواد يجعله أكثر تنافسية من حيث التكلفة الإجمالية.

لذلك فإن اختيار طريقة التصنيع يعتمد على احتياجات الإنتاج المحددة وحجم الإنتاج ونوع المواد وميزانية التكلفة.

خاتمة

في هذه المقالة، نتناول الفروقات بين التصنيع الإضافي والتصنيع الطرحي. نحلل نقاط القوة والضعف لكل منهما، ونناقش استخداماتهما في مجالات مختلفة. التكنولوجيا في تطور مستمر، وكلا النوعين من التصنيع يتطوران باستمرار، مما يوفر فرصًا وتحديات جديدة للصناعة. Yonglihao Machinery هو خبير متخصص في... مزود خدمة تصنيع الآلات باستخدام الحاسب الآلييمكننا التعامل مع جميع أنواع التغييرات وتقديم خدمات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الاحترافية لعملائنا.

التعليمات

ما هو الفرق الرئيسي بين التصنيع الإضافي والتصنيع الطرحي؟

الطباعة ثلاثية الأبعاد عملية تصنيع تصاعدية، تُبنى من خلالها أجسام ثلاثية الأبعاد بإضافة طبقات من المواد، مما يسمح بإنتاج أشكال معقدة ويقلل من هدر المواد. على النقيض من ذلك، يُعد التصنيع الطرحي الطريقة التقليدية لإزالة المواد من كتلة من المواد الخام لتكوين منتج نهائي. يُعد هذا التصنيع مناسبًا لصنع أجزاء عالية الدقة وذات أسطح ناعمة، ولكنه قد يؤدي إلى هدر مواد أكثر.

ما هي عملية التصنيع الأكثر فعالية من حيث التكلفة؟

تعتمد فعالية التكلفة على نوع الإنتاج، وحجم الدفعة، وتعقيد القطعة. بالنسبة للدفعات الصغيرة والقطع المُخصصة، عادةً ما يكون التصنيع الإضافي أقل تكلفة، إذ لا يتطلب أدوات باهظة الثمن أو إعدادات معقدة. أما بالنسبة لإنتاج العديد من القطع المتشابهة، فقد يكون التصنيع الطرحي أقل تكلفة، إذ يتميز بإنتاج أسرع وتكاليف وحدة أقل.

هل يمكن استخدام التصنيع الإضافي والطرحي معًا؟

نعم، يمكن استخدام التقنيتين معًا. يُشكّل هذا نهجًا تصنيعيًا هجينًا يجمع بين مرونة التصميم في التصنيع الإضافي ودقة التصنيع الطرحي. يُستخدم هذا النهج لتصنيع قطع تتطلب أشكالًا معقدة، ولكنها تتطلب أيضًا دقة وتشطيبًا عاليين. بدمج التقنيتين، يمكن للمصنعين تحقيق مرونة وكفاءة أكبر. يُساعد هذا في عملية التصميم والتصنيع، مما يُنتج منتجات أكثر تعقيدًا وأعلى أداءً.