وتتزايد استخدام المواد المركبة في صناعة السيارات بسبب ارتفاع نسبة القوة إلى الوزن وقابليتها للاستمرار، حيث إن تصميم هذه المكونات بفعالية من حيث التكلفة ينطوي على حسابات دقيقة وأمثلة عملية لتحقيق الاستخدام الأمثل لعمليات اختيار المواد وصنعها.

العوامل الرئيسية في التصميم المركب المؤثر التكلفة

وهناك عوامل عديدة تؤثر على كفاءة تكاليف المواد المركبة في التطبيقات الآلية، وتشمل التكاليف المادية وعمليات التصنيع ومتطلبات الأداء، ويساعد تحقيق التوازن بين هذه العوامل على تحقيق أفضل الحلول للتصميم.

حسابات اختيار المواد

ويشمل اختيار المواد حساب الممتلكات المطلوبة مثل القوة والثبات والوزن، ثم تقييم التكلفة استنادا إلى الأسعار المادية والتعقيد في التجهيز، وعلى سبيل المثال، فإن الاختيار بين الألياف الكربونية والألياف ينطوي على مقارنة تكاليفها وفوائد الأداء.

مثال: حساب التكاليف لفريق هيكلي

ويقتضي إنشاء فريق هيكلي قواماً متقطعاً يبلغ 150 ميغاواط وحداً للوزن قدره 2 كغم، وباستخدام ألياف الكربون التي تُكلف نحو 50 دولاراً للكيلوغرام، يمكن حساب الحجم المطلوب لتلبية احتياجات القوة، وكبديل لذلك، قد تكفي الألياف بعشرة دولارات للكيلوغرام إذا انخفضت الاحتياجات من القوام انخفاضاً طفيفاً.

وبحساب حجم المواد والتكاليف المرتبطة بها، يمكن للمهندسين أن يقارنوا الخيارات المتاحة لاختيار أكثر الحلول فعالية من حيث التكلفة التي تستوفي معايير الأداء.

موجز استراتيجيات التصميم الفعّالة التكلفة

  • تحقيق الحد الأمثل من اختيار المواد على أساس الأداء والتكلفة.
  • استخدام مبادئ تصميم الوزن الخفيف للحد من الاستخدام المادي.
  • تنفيذ عمليات التصنيع الفعالة لخفض تكاليف الإنتاج.
  • إجراء حسابات تفصيلية لمقارنة مختلف الخيارات المادية.