إن تصنيع النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي يعد خيارًا ممتازًا لأنه يمكن أن يصنع كميات صغيرة من النموذج الأولي في وقت قصير نسبيًا مقارنة بالطرق الأخرى.
دقة وتنوع التصنيع باستخدام الحاسب الآلي في النماذج الأولية السريعة
جوهر تكنولوجيا التصنيع باستخدام الحاسب الآلي
تعمل آلات التحكم الرقمي بالحاسوب (التحكم الرقمي بالكمبيوتر) من خلال برنامج مُبرمج مسبقًا يُحدد مسارات الأدوات وحركات الآلة بدقة متناهية. بخلاف الآلات اليدوية، تُحوّل أنظمة التحكم الرقمي بالحاسوب (التحكم الرقمي بالكمبيوتر) نماذج كاد ثلاثية الأبعاد إلى شيفرة قابلة للتنفيذ، مما يُمكّن من إنتاج أشكال هندسية معقدة عبر قطع ثلاثي أو رباعي أو خماسي المحاور. تُعد هذه التقنية أساسية لإنتاج أجزاء النماذج الأولية لآلات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي وتسهيل النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي عبر الصناعات.
كيف يعزز برنامج التحكم الرقمي بالكمبيوتر الدقة
تؤدي برامج تشغيل الآلات ذات التحكم الرقمي (التحكم الرقمي بالكمبيوتر) (على سبيل المثال، ماستركام، الاندماج 360) ثلاث وظائف أساسية:
تحويل كاد إلى كام:ترجمة النماذج ثلاثية الأبعاد إلى لغة G-شفرة/الآلة، وتحديد حركات الأدوات والسرعات والتغذية.
تحسين مسار الأداة:يولد استراتيجيات قطع فعالة لـ التصنيع باستخدام الحاسب الآلي والنماذج الأولية السريعة، تقليل هدر المواد وأوقات الدورة.
المحاكاة والتحقق:يقوم بمحاكاة عملية التصنيع للكشف عن الاصطدامات أو عيوب التصميم قبل الإنتاج أجزاء النماذج الأولية لآلات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.
على سبيل المثال، يمكن لآلة التحكم الرقمي بالكمبيوتر ذات الخمسة محاور أن تقوم بنحت قطع معقدة في النماذج الأولية المصنوعة من الألومنيوم - وهي مهام مستحيلة باستخدام إعدادات الثلاثة محاور التقليدية - مما يجعلها مثالية لـ النمذجة السريعة باستخدام الحاسب الآلي.
مزايا النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي (التحكم الرقمي بالكمبيوتر) لتحقيق تحولات سريعة
تتميز آلات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (التحكم الرقمي بالكمبيوتر) بـ النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي بسبب إمكانية تكرارها ودقتها:
التكرار السريع:
يمكن إنتاج النماذج الأولية الآلية (مثل البلاستيك أو المعدن) في ساعات/أيام، مما يتيح للمصممين اختبار 3 إلى 5 تكرارات تصميمية أسبوعيًا.
النمذجة السريعة باستخدام آلات التحكم الرقمي بالكمبيوتر يقلل أوقات التسليم بنسبة 60% مقارنة بقولبة الحقن للتشغيلات ذات الحجم المنخفض.
تنوع المواد:
معالجة مواد الهندسة مثل الألومنيوم 6061-T6، وPEEK، والفولاذ المقاوم للصدأ 316L - وهي مواد بالغة الأهمية للوظائف أجزاء النماذج الأولية لآلات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.
متوافق مع المواد الغريبة (التيتانيوم والنحاس) للنماذج الأولية الخاصة بصناعة الطيران والفضاء والطب.
التحكم في التسامح:
يحقق دقة ±0.01 مم، وهو مناسب للمكونات المحكمة في السيارات أو الروبوتات النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي.
إمكانية التوسع من النموذج الأولي إلى الإنتاج
جسور التصنيع باستخدام الحاسب الآلي النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي والإنتاج الضخم بسلاسة:
كفاءة الأدوات:
تسمح تغييرات الإعداد البسيطة (على سبيل المثال، الأداة) بالانتقال من النماذج الأولية لمرة واحدة إلى دفعات مكونة من أكثر من 100 جزء.
فعالة من حيث التكلفة للإنتاج بكميات صغيرة (10-500 وحدة)، حيث تكون تكاليف الأدوات العالية لعملية قولبة الحقن باهظة.
اتساق الجودة:
تضمن العمليات القابلة للتكرار أبعادًا متطابقة للأجزاء عبر الدفعات، وهو أمر بالغ الأهمية لـ النمذجة السريعة باستخدام الحاسب الآلي في الصناعات المنظمة (على سبيل المثال، الأجهزة الطبية).
التطبيقات عبر الصناعات
الفضاء الجوي:أقواس تيتانيوم مصنعة باستخدام الحاسب الآلي بخمسة محاور لمكونات الأقمار الصناعية، تم اختبارها عبر أجزاء النماذج الأولية لآلات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي قبل الحصول على شهادة الطيران.
الالكترونيات الاستهلاكية:أغلفة الهواتف الذكية المصنوعة من الألومنيوم باستخدام آلات التحكم الرقمي بالكمبيوتر، حيث يتم التحقق من صحة فتحات الهوائي وملاءمة التجميع من خلال النماذج الأولية.
الأجهزة الطبية:نماذج أولية من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L للأدوات الجراحية، تم إنتاجها عن طريق النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي مع مراعاة التوافق الحيوي في الاعتبار.
مقارنة تقنية: النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي مقابل التصنيع الإضافي
ميزة
النماذج الأولية لآلات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي
الطباعة ثلاثية الأبعاد (التصنيع الإضافي)
الحالة المادية
طرحي (يزيل المادة)
مادة مضافة (تبني طبقة تلو الأخرى)
تشطيب السطح
را 1.6–3.2 ميكرومتر (قابل للتلميع حتى را 0.8 ميكرومتر)
را 6.3–12.5μm (يلزم إجراء معالجة لاحقة)
الهندسة المعقدة
محدودة بالوصول إلى الأدوات
غير مقيد (مثالي للأشكال العضوية)
سرعة الإنتاج
أسرع للأجزاء البسيطة
أسرع للهياكل الشبكية المعقدة
تكلفة المواد
أعلى للمعادن الغريبة
أقل للبلاستيك، وأعلى للمعادن
الابتكارات في النماذج الأولية السريعة باستخدام الحاسب الآلي
أنظمة التشغيل الهجينة:دمج الطحن باستخدام الحاسب الآلي مع الطباعة ثلاثية الأبعاد (على سبيل المثال، FDM) لإنشاء نماذج أولية ذات هياكل صلبة وشبكية.
إنشاء مسار الأدوات الموجه بالذكاء الاصطناعي:يعمل التعلم الآلي على تحسين استراتيجيات القطع التصنيع باستخدام الحاسب الآلي والنماذج الأولية السريعة، مما يقلل من أوقات الدورة بنسبة 20٪.
حلول التحكم الرقمي بالكمبيوتر المتنقلة:تمكن آلات التحكم الرقمي بالكمبيوتر المحمولة من إنشاء النماذج الأولية في الموقع للمكونات الكبيرة (على سبيل المثال، لوحات الطيران).
الاستنتاج: التصنيع باستخدام الحاسب الآلي هو أساس النماذج الأولية
من أجزاء النماذج الأولية لآلات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي التي تثبت صحة التصاميم الوظيفية النماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي تُسرّع تقنية التحكم الرقمي بالكمبيوتر (التحكم الرقمي بالكمبيوتر) من تطوير المنتجات، وتوفر دقةً وتنوعًا لا مثيل لهما. قدرتها على التعامل مع مواد متنوعة، والحفاظ على تفاوتات دقيقة، والتوسع من النماذج الأولية السريعة إلى الإنتاج بكميات قليلة، تجعلها لا غنى عنها للصناعات التي تتطلب الجودة والسرعة والموثوقية. النمذجة السريعة باستخدام الحاسب الآلي ومع تطورها، ستواصل سد الفجوة بين المفهوم والواقع في التصنيع الحديث.
