سبك الرمل بالطباعة ثلاثية الأبعاد، أمر لا بد منه لأصحاب المسابك التقليدية

في صناعة المسابك التقليدية، لطالما كانت صناعة القوالب الرملية جانبًا رئيسيًا يؤثر على الإنتاجية والتكلفة والقدرة على تشكيل المسبوكات الهيكلية المعقدة. ومع الطلب المتزايد في السوق على الدقة العالية والمهلة الزمنية القصيرة والمسبوكات الهيكلية المعقدة، كان من الصعب تلبية متطلبات التصنيع الحديثة من خلال طرق التشكيل اليدوي التقليدية وصناعة القوالب. يمكن للطابعات الرملية ثلاثية الأبعاد، باعتبارها تقنية تصنيع مضافة متقدمة، طباعة القوالب والقلوب الرملية المعقدة مباشرةً دون الحاجة إلى قوالب، مما يقلل بشكل كبير من دورة الإنتاج ويقلل التكاليف ويعزز حرية التصميم. في هذه المقالة، نلقي نظرة على الأسباب التي تجعل المسابك التقليدية تفكر في إدخال تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد الرملية لتحسين القدرة التنافسية وتحسين عمليات الإنتاج وتلبية طلب السوق على الصب الفعال والدقيق. ما يلي مكتوب حصريًا لأصحاب المسابك، ونأمل أن يكون مصدر إلهام لك.

بصفتك مالك مسبك، هل تواجه هذا الموقف في كثير من الأحيان؟

-يرغب العملاء في عمل كميات صغيرة من الأجزاء التجريبية، عمل قالب معدني لـ 200,000، نتيجة الطلب 50 قطعة فقط، وجدنا بحساب أن تكلفة القالب أكثر من المال المكتسب، لا يمكن إلا أن تتخلى عن الطلب!
--لقد جاء العميل بطلب لقطعة طيران ذات هيكل قرص العسل، وكان الخطأ في تجميع قلب الرمل التقليدي أكبر من حجم الجزء، وكان التحديق في الصب الملغى صداعًا كبيرًا!
-المتنافسون مع الطباعة ثلاثية الأبعاد أخذوا طلبات حزمة بطاريات السيارات المعروفة، عرضهم الخاص أقل من الآخرين 30% أو لم يفوزوا بالمزايدة، وأخيراً استفسروا عن تسليم الآخرين أسرع منا بشهرين، عاجزون جداً!

-العملاء لا يتحركون لتغيير التصميم، أكثر من 300 مجموعة من القوالب الخردة مكدسة في المستودع، بفحص الحسابات وجد أن مخزون القوالب احتل نصف عام من الأرباح، وهو أمر مؤلم للغاية!

-أرسل العملاء هيكلًا معقدًا من القطع، وقالوا إن السعر لا يمثل مشكلة، ووجد التقييم أن عملية الصب التقليدية لا يمكن القيام بها، بالنظر إلى مثل هذه الطلبات ذات القيمة المضافة العالية لا يمكن التخلي عنها إلا!

فيما يلي نساعد جميع الرؤساء واحدًا تلو الآخر على الفرز بوضوح، وهو مقال يتيح لك فهم تقنية صب الرمل بالطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل كامل!

ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد الرملية؟

تُعد الطباعة ثلاثية الأبعاد بالرمل تقنية جديدة نسبيًا، وببساطة، فهي تشبه لبنات البناء، حيث يتم "تكديس" طبقة خاصة من الرمل المصبوب طبقة تلو الأخرى.

في الماضي، قد تتطلب الطريقة التقليدية لصنع القوالب الرملية صنع قالب ثم استخدام القالب لتشكيله، وهي عملية معقدة، وقد تكون صعبة ومكلفة بشكل خاص إذا كنت ترغب في صنع قوالب رملية ذات أشكال غريبة ومعقدة للغاية. لكن الطباعة الرملية ثلاثية الأبعاد مختلفة، فهي تعمل مع نموذج ثلاثي الأبعاد في حاسوبك. تقوم أنت بإدخال بيانات النموذج ثلاثي الأبعاد للقالب المصمم في الطابعة ثلاثية الأبعاد، وستقوم الطابعة، وفقًا لشكل النموذج وهيكله، بوضع رمل خاص أو مواد تشبه الرمال، وفقًا لطبقة تلو الأخرى بطريقة دقيقة وملتصقة ببعضها البعض، تمامًا مثل استخدام عدد لا يحصى من "صفائح الرمل" الرقيقة جدًا المبنية تدريجيًا في نمط رملي كامل. بهذه الطريقة، بغض النظر عن مدى تعقيد الشكل، طالما أنه يمكن تصميمه في الكمبيوتر، يمكن طباعته، والسرعة سريعة جدًا، ولا تحتاج إلى صنع قوالب معقدة مثل الطريقة التقليدية، ويمكن أن توفر الكثير من الوقت والتكلفة.

مبدأ الطابعة الرملية ثلاثية الأبعاد

تتم الطباعة ثلاثية الأبعاد الرملية عادةً باستخدامالنفث الموثق (BJ)المبادئ الأساسية هي كما يلي:

1. نشر الرمال:: تنشر الطابعة رمل صب معين (مثل رمل السيليكا أو رمل السيراميك أو الرمل المطلي) بالتساوي على منصة الطباعة.
2. رذاذ الرذاذ:: تقوم فوهات الرش برش المادة الرابطة بدقة وفقًا لنموذج حاسوبي (بيانات التصميم بمساعدة الحاسوب) لربط حبيبات الرمل معًا في منطقة محددة.
3. تتراكم بشكل متكرر:: يتم إنزال المنصة، ويتم نشر الرمل مرة أخرى ويتم رش المادة الرابطة ومعالجتها وتشكيلها طبقة تلو الأخرى حتى تكتمل الطباعة الرملية بالكامل.
4. إعادة المعالجة:: إزالة الرمال السائبة غير الملتصقة، وتصلب وتنظيف القالب الرملي المطبوع، والذي يمكن استخدامه لاحقًا في صب المعادن.

ما هي المشاكل الأساسية التي تعالجها الطباعة ثلاثية الأبعاد بالصب بالرمل؟

إن وجود أو ولادة كل تقنية يجب أن يكون لها "مهمتها". تُعرف عادةً بأنها حل لمشكلة معينة، لتلبية الطلب في السوق، وهذه هي قيمة وجودها. فيما يلي نلقي نظرة على تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد الرملية لحل المشاكل الشائكة التي تواجهها في الصب التقليدي، على النحو التالي:

• تصنيع الأجزاء المعقدة الشكلمن الصعب والمكلف تصنيع الأشكال المعقدة مثل قنوات التبريد الدقيقة داخل شفرات محركات الطيران، والتي يصعب تشكيلها بدقة بالعمليات التقليدية، أما الرمل المطبوع ثلاثي الأبعاد فيمكنه بسهولة تحويل الأشكال المعقدة إلى واقع ملموس استنادًا إلى النماذج الرقمية، بدءًا من الرمل ذي الكتلة المقعرة والمحدبة الكثيفة لمحرك السيارات إلى الرمل ذي البنية الإلكترونية الدقيقة للغلاف الخارجي للجهاز الطبي، والتي يمكن تشكيلها بشكل مثالي.
• مهلة إنتاج طويلةيحتاج الصب الرملي التقليدي إلى المرور بعملية طويلة من تصميم القوالب، وتصنيع القوالب، وتصحيح القوالب، وما إلى ذلك، وغالبًا ما تتجاوز دورة تصنيع القوالب الكبيرة الحجم عدة أشهر. لا تحتاج طباعة الرمل ثلاثية الأبعاد إلى صنع القوالب، وتطبع مباشرة وفقًا للنموذج الرقمي، ولا يمكن إجراء تعديلات التصميم إلا من خلال معالجة النموذج على الكمبيوتر وإعادة طباعة النموذج، مما سيختصر دورة الإنتاج بشكل كبير. مثل البحث والتطوير لكتلة محرك السيارات الجديدة، وإعادة تشكيل خردة قوالب الصب التقليدية لمدة أسبوعين على الأقل، يمكن إكمال رمل الطباعة ثلاثية الأبعاد في يوم طباعة النموذج الجديد، ويمكن وضع اليوم التالي في الصب.
• صعوبة التحكم في التكاليفتعتبر نفايات مواد تصنيع قوالب الصب التقليدية خطيرة، ومعدل استخدام القوالب المعقدة أقل من 30%، وتكاليف العمالة المرتفعة. طباعة الرمل ثلاثي الأبعاد عند الطلب، طباعة الرمل عند الطلب، رمل دقيق، معدل استخدام المواد أكثر من 90%، مما يقلل من النفايات. درجة عالية من أتمتة عملية الطباعة، يمكن أن تقلل من تكاليف العمالة. خذ مسبكًا صغيرًا كمثال، بطاقة إنتاجية سنوية تبلغ 5000 قطعة من مسبوكات تجهيزات الأنابيب الصغيرة، بعد إدخال الرمل المطبوع ثلاثي الأبعاد، سيتم تخفيض تكلفة المواد بمقدار 150.000 يوان سنويًا، وسيتم خفض تكلفة العمالة بمقدار 200.000 يوان.
• دقة منخفضة للمسبوكاتغالبًا ما يكون القالب الرملي التقليدي بسبب تآكل القالب، وخطأ تركيب سطح الفراق، وانحراف حجم الصب أكثر من ± 1 مم، وبدل التشغيل اللاحق، وبدل المعالجة اللاحق، ونفايات المواد، وعرضة للتفكك الموضعي، وانحباس الرمل والعيوب الأخرى، مما يؤدي إلى خصائص ميكانيكية غير متساوية للمسبوكات. نموذج رمل الطباعة ثلاثي الأبعاد بواسطة النموذج الرقمي للمحرك الدقيق، ودقة حجم الرمل تصل إلى ± 0.5 مم أو أقل، يمكن أن يحقق انضغاطًا موحدًا، لتجنب الرمل غير المتكافئ الفضفاض، وفي نفس الوقت تحسين عملية التصلب لتقليل ثقوب الانكماش والانكماش بشكل كبير، لضمان جودة داخلية موثوقة للمسبوكات. في الوقت نفسه، يتم تحسين عملية التصلب لتقليل ثقوب الانكماش وتراخي الانكماش بشكل كبير، وبالتالي ضمان جودة داخلية مستقرة وموثوقة للمسبوكات.
• الضغط البيئيينتج عن تصنيع قوالب الصب التقليدية كمية كبيرة من نفايات المعادن ونفايات البلاستيك ونفايات الرمل المعالجة بالرمل تتراكم الرمال. إنتاج رمل الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكن إعادة تدوير الرمل غير المستخدم وإعادة استخدامه، ونفايات قليلة جدًا، ولا تتطلب عملية الطباعة عددًا كبيرًا من المواد الكيميائية المجلدة، مما يقلل من انبعاث الغازات الخطرة، ويحسن بيئة ورشة العمل. وفقًا للإحصاءات، بعد استخدام رمال الطباعة ثلاثية الأبعاد، انخفضت انبعاثات نفايات المسابك بأكثر من 801 تيرابايت 3 تيرابايت، ووصلت تركيزات الغبار والغازات الضارة إلى المعايير البيئية.

كيف يمكن للمسبك تقييم ما إذا كان يحتاج إلى شراء طابعة رملية ثلاثية الأبعاد؟

إن سعر الطابعة ثلاثية الأبعاد الرملية ليس رخيصًا (عادةً كلما كان الحجم أكبر كلما كان أغلى)، وشرائها حذر نسبيًا، خاصةً المسابك الصغيرة والمتوسطة الحجم. من أجل مساعدة الرؤساء على تقييم ما إذا كانت هناك حاجة للشراء، قمنا بتجميع بعض نقاط التقييم أدناه، لإعطاء رؤساء المسابك التقليدية مرجعًا، ثم وفقًا لوضعهم الخاص لتحديد ما إذا كانوا سيشترون أم لا:

متطلبات الإنتاج

• تعقيد المنتجإذا كانت المسابك تنتج في كثير من الأحيان مسبوكات ذات أشكال معقدة أو هياكل دقيقة أو قنوات داخلية، مثل شفرات محركات الطائرات وكتل أسطوانات السيارات وما إلى ذلك، فمن الصعب تلبية متطلبات العملية التقليدية، ويمكن أن تلعب الطابعات ثلاثية الأبعاد الرملية دورًا مميزًا.
• حجم الإنتاج وحجمهبالنسبة للمسبوكات الصغيرة متعددة الأصناف، توفر الطابعات ثلاثية الأبعاد الرملية المرونة في تبديل المنتجات بسرعة دون الحاجة إلى قوالب، مما يقلل من التكلفة وزمن الدورة. ومع ذلك، قد تكون العمليات التقليدية أكثر فعالية من حيث التكلفة بالنسبة للمسبوكات الكبيرة الحجم ذات الصنف الواحد.
• متطلبات فترة التسليمتسمح الطابعات ثلاثية الأبعاد الرملية بتقصير المهل الزمنية وسرعة الاستجابة للطلبات إذا كان العميل لديه مهل زمنية صارمة.

الفعالية من حيث التكلفة

• الاستثمار في المعداتيجب مراعاة تكلفة شراء طابعة ثلاثية الأبعاد رملية وتكاليف التركيب والتشغيل وتكاليف الصيانة.
• تكلفة التشغيل:: يشمل مواد الطباعة واستهلاك الطاقة وتكاليف العمالة وما إلى ذلك. مقارنة عملية الصب التقليدية وتحليل تكاليف التشغيل العالية والمنخفضة على المدى الطويل.
• المكاسب المحتملةضع في اعتبارك الفوائد المحتملة لاستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد الرملية من حيث تحسين جودة المنتج وتقصير زمن الدورة وانخفاض معدلات الخردة.

القدرة التقنية

• مهارات الموظفين:: تقييم مدى إتقان الموظفين الحاليين لتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد وما إذا كانوا بحاجة إلى تدريبهم أو توظيفهم كمتخصصين.
• الدعم الفني:: فهم قدرة مورد المعدات على تقديم الدعم الفني، بما في ذلك ما إذا كانت الخدمات مثل التركيب والتشغيل والتدريب وإصلاح الأعطال في الوقت المناسب وبفعالية.

المنافسة في السوق

• اتجاهات الصناعة:: راقب نظرائك لمعرفة ما إذا كانوا قد اعتمدوا بالفعل الطباعة ثلاثية الأبعاد الرملية، وإذا كان المنافسون يستخدمونها بالفعل ويكتسبون ميزة، فقد تحتاج المسابك إلى التفكير في شرائها من أجل الحفاظ على قدرتها التنافسية.
• حاجة العميليمكن أن يساعد شراء الطابعات ثلاثية الأبعاد الرملية في تلبية احتياجات العملاء الذين يرغبون في رؤية المسابك تتبنى تقنيات متقدمة لتحسين جودة المنتج والإنتاجية، وزيادة القدرة التنافسية في السوق.

المتطلبات البيئية

• إذا كانت متطلبات حماية البيئة المحلية صارمة، فإن عملية الصب التقليدية تتعرض لضغط كبير من حيث معالجة نفايات الرمال وانبعاثات غازات العادم، وما إلى ذلك، يمكن للطابعات ثلاثية الأبعاد الرملية أن تساعد الشركات على تلبية متطلبات حماية البيئة بسبب مزايا الاستخدام العالي للمواد وانخفاض النفايات.

ما نوع الموهبة المطلوبة للطباعة ثلاثية الأبعاد الرملية؟

وبالنظر إلى أن العديد من مؤسسات المسابك التقليدية قد لا تكون مجهزة بمهنيين متخصصين في صب الرمل بالطباعة ثلاثية الأبعاد، فقد قمنا بتجميع موقف العمال الذين يحتاجون إلى أن يكون لديهم جوانب المهارات والواجبات الوظيفية المعتادة، بحيث تقوم المصانع في التوظيف بالرجوع إليها.

المتطلبات المهنية:

1. الهندسة الميكانيكية وعلوم المواد وهندسة المسابك والتصنيع المضاف، والهندسة الميكانيكية، وعلوم المواد، وهندسة المسابك، والتصنيع الإضافيوالمهن الأخرى ذات الصلة;
2. يُفضل الإلمام بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد الرملية (النفث الموثق) والخبرة في تشغيل المعدات ذات الصلة;
3. الخبرة في استخدامبرامج التصميم بمساعدة الحاسوب والنمذجة ثلاثية الأبعاد (مثل SolidWorks و AutoCAD وMagics وغيرها)مع مهارات معالجة البيانات الأساسية;
4. فهم عملية الصب والإلمام بخصائص مادة الرمل وعملية ما بعد المعالجة وتحليل عيوب الصب الشائعة;
5. القدرة على صيانة المعدات واستكشاف الأخطاء وإصلاحها وحل المشاكل الشائعة في تشغيل المعدات بشكل مستقل;
6. لاعب فريق جيد، قادر على العمل بشكل وثيق مع مهندسي الصب وفريق الإنتاج لتحسين عملية الإنتاج;
7. قدرة تعلم قوية على استيعاب التقنيات الجديدة بسرعة واهتمام شديد بتطبيق التصنيع الإضافي في صناعة المسابك.

الوصف الوظيفي:

1. أن تكون مسؤولاً عنطابعة رملية ثلاثية الأبعادالعمليات اليومية، بما في ذلك تشغيل المعدات وتنفيذ مهام الطباعة ومراقبة الجودة;
2. معالجة بيانات الطباعة ثلاثية الأبعاد، بما في ذلك تحسين نموذج التصميم بمساعدة الحاسوب، وإعدادات معلمات التقطيع والطباعة;
3. الإشراف على عملية الطباعة للتأكد من أن جودة القالب الرملي تفي بمتطلبات الصب وأن المعالجة اللاحقة اللازمة (مثل التنظيف والتصلب وما إلى ذلك);
4. مسؤول عن صيانة المعدات واستكشاف الأخطاء وإصلاحها وحل المشاكل في عملية الطباعة لضمان تشغيل المعدات بشكل مستقر;
5. التعاون مع فريق تكنولوجيا الصب لتحسين عملية طباعة القوالب الرملية ثلاثية الأبعاد لتحسين جودة الصب وكفاءة الإنتاج;
6. البحث وإدخال مواد وعمليات جديدة لتحسين تطبيق الطباعة ثلاثية الأبعاد الرملية في إنتاج المسبوكات بشكل مستمر;
7. مسؤول عن التدريب الداخلي للموظفين على تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لتحسين المستوى التقني العام للفريق.

الملخصات

باختصار، تجلب تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد الرملية العديد من الفرص والتغييرات للمسابك التقليدية، والتي يمكن أن تحل بشكل فعال عملية الصب التقليدية التي تواجهها مشاكل تصنيع الأشكال المعقدة للأجزاء، ودورة الإنتاج الطويلة، وصعوبة التحكم في التكلفة، ودقة الصب ليست جيدة، وكذلك ضغط حماية البيئة وسلسلة من القضايا الشائكة. من خلال تقييم شامل للطلب على الإنتاج، والفعالية من حيث التكلفة، والقدرات التقنية، والمنافسة في السوق والمتطلبات البيئية، يمكن لأصحاب المسابك أن يكونوا أكثر علمية وعقلانية في الحكم على ما إذا كان سيتم إدخال الطابعة ثلاثية الأبعاد الرملية. مجهزة بموظفين تقنيين محترفين، هو ضمان أن هذه التكنولوجيا في المسبك في الهبوط السلس، تلعب مفتاح الأداء الأقصى.

في سوق المسابك التنافسية المتزايدة، خذ زمام المبادرة لتبني التكنولوجيات الجديدة، وقم بإجراء تغييرات بنشاط، قد تكون قادرة على اغتنام الفرصة الأولى لتحقيق التحول والارتقاء بالمؤسسات والتنمية المستدامة. بالنسبة للمسابك التقليدية، فإن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد الرملية ليست مجرد تغيير تكنولوجي فحسب، بل هي أيضًا طفرة في تطوير الاختناقات، وتحسين القدرة التنافسية الأساسية للفرصة المثالية. آمل أن يتمكن جميع رؤساء المسابك من الجمع بين الوضع الفعلي لمؤسساتهم الخاصة، والموازنة الكاملة بين الإيجابيات والسلبيات، لجعل الأنسب للتطوير طويل الأجل لعملية صنع القرار في المؤسسة، بحيث تكون المؤسسة في المد والجزر في العصر لركوب الأمواج، والإبحار إلى بحر أزرق أوسع في السوق.