Table of Contents

لماذا القوات الديمقراطية الخاصة تعمل في الآلات الثقيلة

وتشغل الآلات الثقيلة في بعض البيئات الأكثر معاقبة، وهي قابلة للتخيل، فالأجهزة الخداعية وشاحنات التعدين والمعدات الزراعية والضغوط الصناعية التي تدوم يقظة مستمرة، وحمولات التأثير، والغبار الفاسد، والتأرجح في درجات الحرارة القصوى، والتعرض لسوائل الهيدروليكية والزهور، وقد أدت أجزاء استبدال هذه المعدات إلى اختلالات من المعادن أو من خلال الأسابيع التي تُثبت فيها المواد.

غير أن الفرق بين جزء يفشل بعد ثماني ساعات وجزء يصمد لثمانية آلاف ساعة يتجه إلى اتخاذ قرارات هندسية متعمدة في كل مرحلة من مراحل سير العمل المطبوع، إذ إن إنتاج أجزاء دائمة من آلية التعبئة يتطلب التحلي بعلم المواد، والعملية الأمثل، وتصميم الصناعة المضافة، والتجهيز بعد التجهيز، وهذه المادة توفر إطارا شاملا لتحقيق قابلية إنتاجية عالية باستخدام تكنولوجيا التعبئة.

الاختيار المتقدم للمواد للوقود الصناعية

وقد توسعت سوق الألياف إلى أبعد من المستوى الأساسي لخط العمل الأساسي ونظام تحليل الأداء، فبالنسبة لتطبيقات الأجهزة الثقيلة، يجب أن يوازن اختيار المواد بين القوة الميكانيكية والمقاومة الحرارية والتوافق الكيميائي والتكلفة في كل جزء، ويقلل من ذلك توزيعا موسعا للمواد المناسبة للبيئات المتطلبة.

صهاريج هندسية عالية الأداء

(ب) لا تزال المادة () من المواد الكربونية (PC) ) معياراً لمقاومة التأثير وتشويه الحرارة، حيث تبلغ درجة الحرارة في التحول الزجاجي نحو 147 درجة مئوية، تحتفظ شركة PC بسلامة هيكلية تحت غطاء المحرك وقرب خطوط الهيدروليكية الساخنة، وتقترب قوتها المتطايرة (60-70 درجة مئوية) من بعض المحار الخماسي عندما تكون مطبوعة بأمثل المعايير.

(ب) إن ألياف الكربون المقطعة تزيد من الشعار إلى نحو 6-8 GPa مع الحد من الزاحف تحت الحمولة الثابتة، وهذه المواد تُنقِض للأقسام الهيكلية، ومفاعلات دروع آلية، ومكونات نقل مبسطة، وتزيد أيضاً من البُعد غير القابل للتنبؤ.

(ب) Polyetherimide (PEI/ULTEM)] تمثل المستوى الأعلى من حرائق القاذورات التي يمكن أن تكون قادرة على إنتاجها، حيث إن درجة حرارة تزيد على 200 درجة مئوية وثبط حرارة ملازمة للهب، تحدد PEI لصعوبة قنوات سطحية، وأجهزة للكشف الكهربائي، وقطع قرب نظم العادم.

Polypropylene (PP)] كثيرا ما يُغفل عن الأجزاء الهيكلية، ولكن مقاومة البدائيين وعدم التعرض للمواد الكيميائية تجعلها قيمة للثغرات الحية، وتركيبات الصهاريج، وأجهزة كشف البطاريات، وتحسن تركيبات التراكم التراكمي الجديدة التي تُملأ بالزجاجات السمية بينما تُبقي على المواد المحتوية على مواد مذيبة؛ وتحلِّ مقاومة كيميائية ممتازة للأحمضانات.

الجدول 1 - مقارنة الممتلكات المادية

وعند اختيار المواد، ينبغي للمهندسين أن يتشاوروا مع صحائف البيانات المنشورة وأن يتأكدوا من صحتهم، ولا يتوقع القوام العشري وحده الأداء في إطار التحميلات الدورية أو التأثيرات أو الزاحفة، وبالنسبة للآلات الثقيلة، على سبيل الأولوية:

  • Izod impact strength] (notched) above 80 J/m for dynamic loads
  • HDT at 1.8 MPa] above the operating environment peak plus 20°C margin
  • [إطالة في راحة من 5 في المائة على الأقل لتجنب فشل الرشوة تحت اليقظة
  • Chemical resistance] to hydraulic oils, diesel, and coolants specific to the equipment

تحقيق الحد الأمثل من البارامترات المطبوعة للنزاهة الميكانيكية

وحتى أفضل الألياف ستؤدي إلى جزء ضعيف إذا لم يتم طلب البارامترات المطبوعة من أجل استئصال المبيد وخفضه بالباطلة، فالبارامترات التالية لها أكبر تأثير على مدى القابلية للاستمرار.

مرتفعات لاير ودرجة الصعود

زيادة عدد السندات المتشابكة لكل ارتفاع في الوحدة، وتحسين القوة على طول الزاكس، وبالنسبة للأجزاء الهيكلية، تستخدم طبقة طولها 0.15 ملم إلى 0.20 ملم مع زهرة 0.4 ملم، وتزيد من سرعة السطو إلى 0.10 ملم، ولكنها قد تقلل من الإنتاجية، ويحافظ العامل الحاسم على المتوارث للسندات [0.0.0]

تركيبة المحفوظات غير الكثافة

(ب) زيادة الكثافة في المكبس فوق 50 في المائة هي المشورة القياسية، ولكن الأمور المتعلقة بنمط التعبئة هي نفس القدر. ) توفر مناطق التعبئة القوة الرجعية في جميع الاتجاهات وتعالج الحمولات المزروعة جيداً، بالنسبة للأجزاء التي تعاني من الحمولات القابضة، (أ)

إدارة التدرج

وينبغي أن تكون درجة الحرارة في الازدهار عند الطرف الأوسط إلى الأعلى من الصانعين؛ كما ينبغي أن تكون النطاق الموصى به لتعزيز انتشار البوليمر عبر الطبقات؛ ويجب أن تكون درجة الحرارة العالية بما يكفي لمنع تسرب أول درجة من الطوابق، ولكن لا تكون عالية بحيث تؤدي إلى بلورة تسبب تقلصاً؛ أما البارامترات الأكثر غموضاً فهي درجة حرارة خام .

سرعة الطباعة والتبريد

وتسمح سرعة الطباعة البطيئة، التي عادة ما تكون 30 إلى 50 مم/متر للمواد الهيكلية، بمزيد من الوقت لربط طبقة، وينبغي استخدام مراوح التبريد الجزئية بشكل حكيم: بالنسبة للمبادرة البيئية وشركة PC، فإن التبريد في أدنى مستوى أو لا يؤدي إلى تحسين التقاء المبيد، وبالنسبة للمركبين المرتكزين على نظام PLA، فإن التبريد المعتدل يحول دون التشهير، والقاعدة الجيدة هي أن تذوب في الأساس الأول الذي يتراوح بين 5 و 10 مستويات.

Design for Additive Manufacturing Principles (DFAM)

ويعد تصميم جزء كان قد تم تركيبه أو إثارته أصلاً، ويتوقع أن يؤديه بنفس الطريقة في إدارة التعبئة هو وصفة للفشل، ويطالب التصنيع الإضافي باستراتيجيات جغرافية مختلفة.

إدارة الأنيسوتروبية

(أ) تصميم مسار التحميل الأولي على نحو مواز لطبق البناء، وإذا ما تعرضت أقواس معقوفة للتوتر الرأسي، أعيد توجيهه على لوحة البناء أو إضافة سمات تنقل الحمولة إلى اتجاهات أقوى من السنة العاشرة، وعندما يكون تحميل الزومبي أمراً لا يمكن تجنبه، يزيد عدد المحيطات (الجداول) إلى 4-6F بدلاً من الاعتماد فقط على

التخفيف من حدة التوتر

وتعمل الزوايا الداخلية الشحيحة كمواقع لفتح الشقق، ولا سيما تحت التحميل الدوري. Fillets with radii of at least 2 mm] تقلل كثيرا من عوامل تركيز الإجهاد، وبالنسبة للأجزاء التي ستشهد اليقظة، تدمج الأضلاع والثعلانات في نقاط الحجز بالشحن، وتزيد هذه السمات من حدة عدم زيادة استخدام المواد بدرجة كبيرة أو طباعة.

إدماج المسافرين والمفاصرين

ونادرا ما تكون الخيوط المطبوعة مباشرة إلى البلاستيك دائمة بما يكفي للتجمع وإعادة التألق في الآلات الثقيلة، بل كانت جيوب تصميم لـ بذور التدفئة أو خصيتان مسدودتان، وكان ينبغي أن يكون للجيب سميك جدار حوالي 2-3 مرات في قطرة الإضافة لمنع الكسر أثناء السحب.

استراتيجية هيكل الدعم

وتترك الدعمات من حيث التقريب السطحي والنقاط الضعيفة المحتملة، إذ تُتجاوز في التصميم 45 درجة من الرأس للسماح بجسور الدعم الذاتي، وحيثما تكون الدعم ضرورياً، تستخدم مواد دعم قابلة للذوبان (مثل PVA أو HIPS) لتجنب الضرر الميكانيكي أثناء عملية الإزالة، ولدعم الانفصال، وتُصمم فجوة صغيرة بين واجهة الدعم وسطح الجزء، وتستخدم أداة لحرق النسيج النظيف.

ما بعد التجهيزات المتعلقة بمدى القابلية للإنتاج

ويحول التجهيز بعد التجهيز جزءا مطبوعا من نوع أولي إلى درجة الإنتاج، وقد ثبت أن التقنيات التالية تمدّد حياة الخدمات في البيئات الصناعية.

Thermal Annealing

(أ) تخفيف حدة التوترات الداخلية وتحسين البلورة في المواد شبه الصلبة مثل نايلون وبوليبروبيلين؛ وبالنسبة لنيلون، فإن الجزء إلى 130-150 درجة مئوية لمدة 2-4 ساعات في الفرن الخاضع للرقابة، ثم التبريد ببطء أكثر من ساعتين إلى ثلاث ساعات، مما يمكن أن يزيد من قوة الارتداد بنسبة 20 إلى 30 في المائة ويحسن درجة مقاومة الارتحال الحراري بالنسبة لجهاز ABS، وهو ما يقل بنسبة 80 إلى 90 درجة مئوية.

الإفلات من العقاب والتسرب

FDM parts have microscopic voids between layers and roads. Low-viscosity cyanoacrylate (CA) glue wicks into these gaps and can increase tensile strength by 40% or more. Apply CA to the part surface and allow capillary action to draw it in; multiple applications yielding return liquids.

فبور سموزين

وبالنسبة للمركبات السائلة المنوية وخلاياها، فإن التعرض لبخار الأسيتون يذيب طبقات سطحية ويصهرها في قذيفة مستمرة، مما يزيل خطوط طبقة تعمل كثبات للتوتر ويخلق سطحاً مائياً سلساً يقاوم الهجوم الكيميائي.() كما أن سلاسة الباب يحسن الحياة الدهنية لأن الاختراق من مخلفات السطح قد يخفض.

التكتل والطاعون

وبالنسبة للأجزاء المعرضة للخامات الفاسدة، أو السائل الملموس، أو المناولة المستمرة، تطبق المعاطف المقاومة للارتداء. Two-part polyurethane coating توفر مقاومة ممتازة للدماغ واستقرار الأشعة فوق البنفسجية.

بروتوكولات ضمان الجودة والاختبار

وتتطلب الأجزاء الدائمة أكثر من التصميم الجيد؛ وهي تتطلب التحقق، وتنفيذ الخطوات التالية المتعلقة بالاختبار والتفتيش فيما يتعلق بمكونات الأجهزة الثقيلة.

التفتيش الجزائي

بعد الطباعة وتجهيزها بعد إجراء قياسات ذات سمات حاسمة مع المشابك أو آلة قياس منسقة يمكن أن تتقلص أجزاء من الدي إم أو تنفجر بشكل غير متوقع، وإنشاء عملية للتفتيش على الجسيمات الأولى تقارن الجزء بنموذج CAD مع نطاقات التسامح.

الاختبارات الميكانيكية

ويُظهر الاختبار الضار للقسائم التي تطبع إلى جانب أجزاء الإنتاج الثقة في الممتلكات المادية، ويُعد الاختبار المطبوع للكمائن المضغي من طراز ASTM D638 رافعة النسيج ومطياف اللحوم باستخدام نفس دفعة الشفرة والنسيج كالجزء الفعلي، ويُجرى الاختبار في درجات الحرارة التشغيلية، وإذا ما كانت الأجزاء ستتكرر تحميلها، إجراء اختبار ](أ) على الأقل قدرة على البقاء على البقاء؛

اختبار التعرض البيئي

(ب) عينات اختبارات خام في السائل الهيدروليكي أو الديزل أو التبريد المستخدم في الآلة لمدة 500 ساعة عند درجة حرارة التشغيل، والتغيرات في الكتلة، والتضخم، وفقدان الممتلكات الميكانيكية، وكثير من البلاستيك الهندسي يمتص الطرطوبة ويقلل من التصلب، مثلاً، يمكن أن يفقد نايلون 30 في المائة من رطوبة الريح عند تشبع بالماء.

التطبيقات العالمية الحقيقية ودراسات الحالات الإفرادية

Hydraulic Manifold Covers

واستعيض عن مصنع معدات التعدين بأغطية للألومنيوم الخفيفة من أجل المنايض الهيدروليكية بنسخ مطبعة من طراز CF-Nylon 3D، وكانت الأغطية المطبوعة أقل بنسبة 60 في المائة، وانخفاض انتقال الاهتزاز، وارتفاع ضغط الدم إلى 350 بارا، وكان المفتاح يستخدم عبوة غيكويد بنسبة 55 في المائة، وسقيفة من 6 مقاييس، بالإضافة إلى أجزاء من الغليون الحراري.

Conveyor roller Idler Brackets

وفي خط نقل من درجة الأغذية، استُعيض عن أقواس فولاذية لا تحمل الصمامات معقوفتين من نوع PEI (ULTEM) وقد قاومت أجزاء PEI دورة غسل الأحماض التي تبلغ 180 درجة مئوية وعامل تنظيف حمض، وأدمجت المواسير السخية في الركنين وجهازاً من قطره 2 ملم في جميع حفر الفولت، وحسنت الأنالينغ عند درجة مئوية قدرها 200 درجة مئوية لمدة 3 ساعات بنسبة 48٪ في الوحدة غير المحتوية على درجة مئوية من درجة الحرارة الجاهزة التي لا تضائة لكل غسيل.

مستكشف كاب جبل غروميتس

وقد استخدمت معدات إعادة بناء معدات البناء معدات البوليريثين المطبوعات من طراز TPU (البوليوريثان العضلي) لعزل الاثباتات في كابلات التاكسي، وقد اشترطت هذه الاغراض جسامة من الشورى تبلغ 85 ألف ومقاومة لأدخن الديزل، ومن خلال الطباعة بموجة 0.6 ملم و 0.2 ملم، حققت الغرامات مقاومة المضغ اللازمة.

تحليل التكاليف والفوائد لأجزاء الآلات الثقيلة

ويجب أن يكون اعتماد إدارة التعبئة المالية لأجزاء دائمة مفهوما ماليا، فيما يلي عوامل ينبغي النظر فيها في قرار يتخذ أو يشتري.

  • Inventory carrying cost:] Storing spare castings or machined parts for decades is expensive. FDM enables digital inventorymdash;print on demand and eliminate warehouse space.
  • Lead time value:] A machine that is down costs $500-5,000 per hour in lost production. Printing a replacement الأقواس in 12 hours against waiting 8 weeks for a casting can justify a instalment per-part cost.
  • () التكلفة المادية للجزء: ] وتتراوح الأغلفة الهندسية بين 60/كغم (CF-Nylon) و 350 كغم (PEI) ومقارنة بذلك بالتكلفة المادية للألومنيوم أو الفولاذ زائداً وقت الذهول، وبالنسبة للمقاييس الأرضية المعقدة، كثيراً ما تربح الإدارة الكلية بالتكلفة حتى بأحجام أقل.
  • Tooling elimination:] no injection mold or casting pattern means zero upfront tooling investment. For runs of 1 to 100 parts, FDM is typically the lowest-cost option.

أفضل الممارسات

  1. مواد مختارة قائمة على درجة حرارة التشغيل، والتعرض الكيميائي، ومتطلبات التأثير؛ وليس فقط القوة العشرية.
  2. طباعة مع 4-6 محيطات وكثافة ملاءة فوق 50% باستخدام الجيل أو الأنماط المتسقة
  3. درجة حرارة غرفة التحكم فوق 70 درجة مئوية للمواد ذات الأداء العالي.
  4. تصميم مع الملاءات والأضلاع وأشعة كريمة للحد من تركيزات الإجهاد
  5. استخدمي اضافات حرارة او خصيتين اسرى للوصلات المخيفة
  6. (أ) الإنغاء عن المواد شبه الصلبة؛ (CA) أو (التكسين) للاعتراف باختتام الخداع.
  7. قسائم اختبار تحت ظروف التشغيل الفعلية، وليس فقط درجة حرارة الغرفة.
  8. بارامترات مطبوعة الوثائق، وأرقام المواد، وخطوات التجهيز بعد التتبُّع.

خاتمة

إن إنشاء أجزاء دائمة من نظام إدارة التعبئة من أجل الأجهزة الثقيلة لم يعد عملية نظرية، وقد أتاح التقدم في العلوم المادية، ومعدات الطباعة، ومراقبة العمليات إنتاج عناصر تنجو وتؤدّي في أكثر البيئات الصناعية عدوانية، ويتوقف النجاح على معالجة كل متغير من المتغيرات؛ ومن اختيار الألياف والبارامترات المطبوعة إلى توجيه جزئي وضبط ما بعد التجهيز؛ كخيار هندسي متعمد بدلا من تحديد مكان للتخلف.

فالمهندسون الذين يستثمرون في فهم السلوك الميكانيكي للثدييات المطبوعة، الذين يختبرون بدقة، والذين يطبقون مبادئ إدارة الدعم الميداني، سيجدون باستمرار أن إدارة الديوكسينات أصبحت أداة إنتاج موثوقة بدلا من أن تكون جديدة، وأن الدفع يقل عن الوقت، وتكاليف المخزون الأدنى، والقدرة على تهجير وتحسين الأجزاء باستمرار على حياة الآلة، مع نضج التكنولوجيا، فإن الحدود بين العناصر الصناعية الإضافة والتقليدية.