أعلنت شركة برمجيات، وشركة أخرى لسباكة المعادن، أنهما تمكنتا من إنتاج هياكل مقاعد الطائرات بنظام «الطباعة الرقمية ثلاثية الأبعاد»، حيث تم استخدام معدن «الماغنسيوم» بدلاً من «الألمنيوم» في عملية الطباعة، ما ساعد في الحصول على هياكل مقاعد أخف وزناً بنسبة 56% من المقاعد الحالية.
| – «أوتوديسك» و«أريستو كاست» مزجتا بين قدرات البرمجيات وطرق صب المعادن القديمة.
– الطريقة الجديدة تمكّن من طباعة وإنتاج 160 هيكلاً من المقاعد كل يومين. طريقة مهمة دافع كبير المهندسين في شركة «أريستو كاست»، باول ليونارد، عن الطريقة التي تتبعها شركته في استخدام الطباعة الرقمية ثلاثية الأبعاد، مؤكداً أنها طريقة تسمح باستخدام عمليات وخطوط صب المعادن الموجودة بالمسابك العادية التقليدية، وجعلها تستفيد من تقنية الطباعة الرقمية ولا تتصادم معها. وشدد على أن «استخدام قوالب الصب التقليدية في الإنتاج النهائي يجعل الطباعة الرقمية قادرة على الدخول في إنتاج عشرات المئات، وربما الآلاف من القطع المستخدمة في الطائرات، وغيرها من الصناعات الأخرى، لأن الصب داخل المسابك طريقة لا حدود لها في التوسع، سواء من حيث حجم القطعة أو المكون الجاري إنتاجه أو الكميات المطلوبة». |
وأفاد بيان مشترك للشركتين، بأن هذه العملية تفتح المجال لإحداث خفض كبير في استهلاك وقود الطائرات، وكذلك انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الملوّث للبيئة، فضلاً عن دعم الفكرة القائلة إن عصر «طباعة الطائرات» قد بدأ بالفعل.
وصدر البيان عن كل من شركة «أوتوديسك» العالمية المتخصصة في نظم وبرمجيات التصميم بمساعدة الحاسب، وعلى رأسها برنامج «أوتوكاد»، وشركة «أريستو كاست»، التي تمتلك مسبكاً للمعادن بولاية ميتشيغان الأميركية يحمل الاسم نفسه.
وكانت شركة «بوينغ» أعلنت قبل نهاية أبريل الماضي، أنها حصلت على رخصة إنتاج أربعة أجزاء كبيرة من جسم الطائرة «بوينغ دريم لاينر 787» بطريقة «الطباعة الرقمية ثلاثية الأبعاد»، مشيرة إلى أنها تدشن بذلك عصر «طباعة الطائرات».
«إثبات المفهوم»
وذكر البيان، الذي ظهر على المدونة الرسمية لشركة «أوتوديسك» blogs.autodesk.com، أن الشركتين أنجزتا بنجاح «مشروع إثبات المفهوم»، أو المرحلة التجريبية الكاملة لاختبار واعتماد طريقة جديدة في التصميم والطباعة الرقمية للمعادن، تتكامل بالكامل مع طريقة صب المعادن المصهورة المعتمدة المعروفة في المسابك الصناعية منذ مئات السنين.
وأضاف أن «هذا الأمر يفتح الباب لتطور صناعي مذهل، تتزاوج فيه قدرات البرمجيات على التصميم والحاسبات ونظريات وأساليب الطباعة على التشكيل، مع طرق صب المعادن القديمة في منظومة إنتاجية واحدة».
طريقة التصنيع
وأوضح بيان الشركتين أنه تم استخدام حزمة برمجيات «نيت فاب» للتصميم بمساعدة الحاسب من «أوتوديسك»، لإنتاج نموذج هندسي معقد لهيكل مقعد ركاب بالطائرة من مادة «الماغنسيوم»، بدلاً من «الألمنيوم»، مشيراً إلى أنه «تم إنتاج التصميم في صورة ملف قابل للطباعة من خلال طابعة ثلاثية الأبعاد».
وبيّن أنه «عند الطباعة تم تزويد الطابعة بمادة بلاستيكية لدنة استخدمت في الحصول على هياكل من البلاستيك للمقاعد المطلوبة، وبعد ذلك تم تغليف هذه الهياكل البلاستيكية بخليط أو عجينة لينة جداً من السيراميك القوي المقاوم للكسر، الذي يتحمل درجة حرارة عالية جداً».
ووفقاً للبيان، فإنه بعد عملية التغليف، وتصلّب السيراميك وتحوله إلى الحالة الصلبة، يتم تسخين السيراميك وما يحتويه من بلاستيك إلى درجة حرارة تصهر البلاستيك الذي تم طباعته رقمياً، وتذيبه تماماً ليتحول داخل السيراميك إلى ما يشبه القالب العكسي الفارغ، الذي يتم فيه صب «الماغنسيوم» المصهور، وبالتالي يكون قد تم الحصول على قالب من السيراميك، يأخذ شكل القالب الأصلي الذي تم تحديده في التصميم على الحاسب، وطباعته بنظام الطباعة ثلاثية الأبعاد في صورة بلاستيك، وبعد ذلك يدخل قالب السيراميك خط الإنتاج التقليدي بالمسبك، ليتم صب «الماغنسيوم» فيه، والحصول على هياكل مقاعد مصنوعة من «الماغنسيوم».
خفض الوزن
وأسهم إدخال برمجيات التصميم والطباعة الرقمية ثلاثية الأبعاد في دورة الإنتاج وصب المعادن داخل المسبك، كما ذكر البيان، في تصنيع هيكل مقعد لركاب الطائرات من «الماغنسيوم» يزن 766 غراماً، أي أخف بنسبة 56% من هيكل المقعد الحالي الذي يزن 1672 غراماً، المصنوع من «الألمنيوم»، كما أدى إلى تسريع عملية الإنتاج لتصل إلى طباعة وإنتاج 160 هيكلاً من هياكل مقاعد ركاب الطائرات كل يومين، بعد أن كان هذا الرقم يستغرق أكثر من أسبوعين لإنتاجه بالمسبك قبل ذلك.
وأشار البيان إلى أنه إذا قام مصنعو الطائرات، مثل شركة «إيرباص»، باستبدال 615 مقعداً الموجودة في الطائرة «إيه 380» بهياكل المقاعد الجديدة فائقة الخفة من «الماغنسيوم»، عبر أسطول من 100 طائرة، وتصل دورة حياتها في التشغيل لـ20 سنة، فإن هذه الخطوة ستوفر 206 ملايين دولار اعتماداً على متوسط كلفة استهلاك الوقود في عام 2015، كما يعني أيضاً تخفيضاً قدره 126 ألف طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
دورة مكتملة
وقدم الباحث في مركز أبحاث «أوتوديسك» للتقنية في سان فرانسيسكو، أندرياس باستيان، الذي عمل خلال العامين الماضيين في هذا المشروع، مزيداً من التفاصيل حول ما تم انجازه، قائلاً: «إن ما يعد فريداً وجديداً في مشروع (أوتوديسك) و(أريستو كاست) هو أنهما قدما دورة إنتاج قادرة على استخدام طريقة صب (الماغنسيوم)، وهي مهمة ليست بسيطة». وأضاف أن «الخفض الذي تم في وزن هياكل المقاعد وبلغ 56% مقارنة بـ(الألمنيوم)، يعود إلى أن (الماغنسيوم) يقل في الوزن عن (الألمنيوم) بنسبة 35%، أما النسبة الباقية من الخفض البالغة 21% فحققها التصميم المعقد، الذي تم باستخدام خوارزمية (نيت فاب)، والدقة العالية جداً التي حققتها الطباعة الرقمية ثلاثية الأبعاد في إنتاج النموذج البلاستيكي الذي يجسد التصميم عملياً».
الطباعة الرقمية
ولفت باستيان إلى أن طريقة «أوتوديسك» و«أريستو كاست» في استخدام الطباعة الرقمية ثلاثية الأبعاد في الطائرات، تختلف عن الطريقة التي أعلنتها شركتا «بوينغ» و«نورسك تيتانيوم» النروجية، واللتان تتشاركان في إنتاج مكونات الطائرة «بوينغ دريم لاينر» بالطباعة الرقمية ثلاثية الأبعاد.
وأوضح أنه «بينما تتم الطباعة الرقمية لدى (أوتوديسك) و(أريستو كاست) على مواد بلاستيكية يتم تغليفها بالسيراميك، لإنتاج قوالب يتم فيها صب (الماغنسيوم) المصهور بعد ذلك، إلا أن (بوينغ) و(نورسك) تقومان باستخدام تقنية يطلق عليها (الترسيب السريع للبلازما)»، مضيفاً أن «هذه التقنية يتم فيها صهر أسلاك (التيتانيوم) باستخدام أشعة أو شعلات البلازما الموجودة في حيز من (غاز الأرجون)، ثم يستخدم (التيتانيوم) المصهور مباشرة في الطباعة ثلاثية الأبعاد، بطريقة مشابهة لما تقوم به الطابعات المكتبية ثلاثية الأبعاد، عند استخدامها البلاستيك الحراري المصهور في طباعة بعض الاشياء البسيطة بالمكتب أو المنزل».