تكنولوجيا التصنيع الرقمي

كيف تتم عملية التصنيع الرقمي وماهي أهميتها وكيف يمكن للأفراد والشركات الناشئة الاستفادة منها؟

التصنيع الرقمي هي عملية متكاملة لإنتاج المجسمات وذلك عن طريق تحويل التصاميم ثلاثية الأبعاد إلى بيانات رقمية تحتوي على الأوامر والاحداثيات التي تفهمها الآلات مثل الطابعات ثلاثية الأبعاد (3D Printers) وآلات التحكم الرقمي CNC, فتقوم اعتمادا على هذه البيانات بتحويل التصميم إلى مجسم ملموس [1]. تاليا بعض آلات التصنيع الرقمي:

• الطابعات ثلاثية الأبعاد (3D Printers).
• آلات CNC.
• آلة القطع باستخدام الليزر (Laser Cutter).
• آلات قطع الفينيل (Vinyl Cutter)
• آلة تصنيع الألواح الالكترونية (PCB Engraver).
• آلات الخياطة الرقمية.

تصنف آلات التصنيع الرقمي إلى صنفين: الأول مخصص للهواة والأفراد والأغراض التجارية والصنف الثاني مخصص للأغراض الصناعية. يتميز الصنف الأول برخص ثمنه وسهولة تعلمه واستخدامه أما آلات الصنف الثاني، فبرغم كلفتها الباهظة إلا أن الشركات الصناعية الكبيرة تفضل استخدامها وذلك لقدراتها الصناعية والانتاجية الكبيرة التي تلائم المواصفات والمتطلبات التي تحتاجها هذه الشركات. إذا وبعد ذكر كل ذلك، كيف تتم عملية التصنيع الرقمي وماهي أهميتها وكيف يمكن للأفراد والشركات الناشئة الاستفادة منها؟

خطوات التصنيع الرقمي

يمكن اختصار خطوات التصنيع الرقمي إلى ثلاث خطوات. أولى هذه الخطوات هي تصميم المنتج أو المجسم باستخدام برامج مخصصة لهذا الغرض و التي تعرف ببرامج Computer-Aided Design أو اختصارا CAD مثل Sketchup, Onshape, Fusion360 و Solidworks. بعد الانتهاء من التصميم، يتم نقل التصميم إلى برنامج آخر يقوم بترجمة التصميم إلى لغة G-Code اعتمادا على الاعدادات والخصائص المطلوبة. بالحديث سريعا عن لغة G-Code هي مجموعة من الأوامر التي تتضمن تعليمات للآلة عن طريقة تصنيع النموذج الرقمي، بمعنى آخر فإن لغة G-Code هي اللغة التي ترى الآلة من خلالها التصميم فتقوم بإنتاجه. مجموعة البرامج التي تقوم بهذه الخطوة تعرف ببرامج Computer-Aided Manufacturing أو اختصارا CAM بحيث أن لكل نوع من الآلات برامج CAM خاصة بها. الخطوة الثالثة والأخيرة في التصنيع الرقمي هي رفع ملف G-Code إلى الآلة وذلك يختلف حسب نوع الآلة فإما أن تتم هذه الخطوة عن طريق USB أو رفعه عن طريق وصلة مباشرة بين الكمبيوتر والآلة وفي بعض الآلات يمكن رفع الملف عن طريق الشبكة WiFi.

أهمية التصنيع الرقمي

في البداية، إن أهم فائدة جلبها التصنيع الرقمي هي اتاحة التصنيع للجميع، فأصبح بإمكان الأشخاص من جميع الفئات العمرية والخلفيات العلمية، تحويل أفكارهم إلى منتجات ملموسة بكل سهولة ويسر. فائدة أخرى لا تقل أهمية عن ذلك هي النمذجة السريعة والتي تعني إنتاج نماذج معبرة عن المنتج الفعلي بمدة قصيرة قد لا تتجاوز بضع ساعات وبكلفة رخيصة. هذه النماذج تستخدم بشكل أساسي في تشخيص مشاكل التصميم وفحصه قبل انتاج التصميم النهائي، سنتحدث في مقال لاحق وبشكل أكثر عن النماذج الأولية. تمكّن النمذجة السريعة المصممين أيضا من إطلاق العنان لخيالهم وانتاج تصاميم مبهرة ومبتكرة بأسرع وقت وأقل كلفة. [2]

مختبرات التصنيع الرقمي

إذا كيف يمكن للفرد أو لشركة معينة أن تستفيد من هذه التكنولوجيا؟ توفر مختبرات التصنيع الرقمي مثل مصنع الأفكار – إحدى مبادرات مؤسسة ولي العهد آلات وتكنولوجيا التصنيع الرقمي للاستخدام العام سواء لطلاب المدارس، الجامعات، الأفراد، الشركات الناشئة أو الشركات التجارية. بدأ البروفيسور الأمريكي Neil Gershenfeld فكرة مختبرات التصنيع الرقمي من مركز Center of Atoms and Bits التابع لجامعة MIT وذلك في عام 2001 [3]. وبعدها بـ 8 أعوام تحديدا في عام 2009 أنشأت مؤسسة Fab Foundation وذلك لدعم مختبرات التصنيع الرقمي المنتشرة حول العالم حيث ازدادت اعداد هذه المختبرات إلى أكثر من 1800 مختبر [4].

ختاما، كتب هذا المقال كمساهمة من مصنع الأفكار في الترويج للمحتوى العلمي والتقني باللغة العربية ضمن مبادرة "ض" – إحدى مبادرات مؤسسة ولي العهد.

المراجع

[1]

"Form Labs," [Online]. Available: https://formlabs.com/asia/blog/digital-fabrication-101/.

[2]

"Rapid Prototyping," [Online]. Available: https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/rapid-prototyping.

[3]

"Center of Bits and Atoms," [Online]. Available: https://cba.mit.edu/about/index.html.

[4]

"Fab Foundation," [Online]. Available: https://fabfoundation.org/about/h.