مراحل تحسين التصميم والتصنيع - كتاب التصميم الهندسي - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

على سبيل المثال، يمر الجناح الخلفي لسيارة السباق في الفورمولا 1 (F1) بمراحل إنتاج متعددة لتحسين الديناميكا الهوائية، حيث يصنع المصممون نماذج أجنحة متعددة لاختبارات التصاميم المختلفة، ثم يجرون تغييرات طفيفة على التصاميم، وينشئون نماذج أولية جديدة، ويقومون باختبارها للوصول إلى أفضل تصميم. ويتطلب تحسين التصميم تقديم بعض التنازلات ووضع بعض القيود على حدود عملية التحسين، حيث إن مشاريع تطوير المنتجات غالبًا ما تكون مقيدة بجدول زمني وميزانية محددة وموارد محدودة أخرى. وفي الحالات التي تتطلب أعلى معايير السلامة للمنتج، تكتسب فيها مرحلة عملية التحسين أهمية خاصة في الحد من أي تأخير في تطوير المنتج. هناك عملية أخرى تتضمنها مرحلة التحسين، وهي تحسين عمليات التصنيع واستخدام المواد الجديدة. كما يمكن أن يؤدي التصنيع بالإضافة والأتمتة الذكية إلى تغيير أداء التصميم.

Additive Manufacturing

التصنيع بالإضافة

التصنيع بالإضافة هو عملية إنشاء مجسمات صلبة ثلاثية الأبعاد من خلال إضافة طبقة تلو الأخرى. ويسمح التصنيع بالإضافة بالتخلص من الكثير من القيود الهندسية التي تقيد طرائق التصنيع التقليدية. كما يمكن تبسيط تعليمات التصميم للسماح بتصنيع النموذج الأولي بشكل أكثر كفاءة بواسطة الآلات المؤتمتة الذكية. وفي حال تم تصنيع المنتج بكميات كبيرة، فسيتمكن المصمم أيضًا من تحسين عملية تجميعه.

Subtractive Manufacturing

التصنيع من خلال الإزالة

التصنيع من خلال الإزالة هو عملية إنشاء مجسمات ثلاثية الأبعاد عن طريق إزالة المواد من قطعة أو مادة لها كتلة أكبر. ويتم ذلك باستخدام مجموعة متنوعة من أدوات القطع مثل: المناشير والمثاقب والمخارط والمطاحن وغيرها من الأدوات المتخصصة، والتي تستخدم لإزالة المواد تدريجيًا من القطعة أو الكتلة حتى يتشكل المنتج النهائي. كما تبدأ هذه العملية عادة باستخدام كتلة من المادة الخام أكبر من حجم المنتج النهائي، ثم إزالة أجزاء من المادة تدريجيًا حتى يتم الوصول إلى الشكل المطلوب.

Smart Automated Production

الإنتاج الآلي الذكي

يتطلب الإنتاج الآلي الذكي استثمارًا ماليًا كبيرًا في شراء أجهزة التصنيع الحديثة. ولذلك يجب على المصممين النظر إلى تقييم هذا الاستثمار بشكل جيد، ودراسة تأثيره على سعر البيع النهائي للمنتج. وكثيرًا ما يفكر المصممون في المواد ذات الخواص المتقدمة التي يمكن استخدامها لتحسين منتجاتهم. وأحد الأمثلة على ذلك تصنيع الشاحنات، حيث تعمل محركات الشاحنات التقليدية بالوقود الأحفوري مثل: الديزل أو السولار. ولكن الانتقال لتشغيلها بالمحركات الكهربائية يعني الحاجة لتركيب بطاريات ليثيوم أيون ثقيلة، ولذلك بدأ مصنعو الشاحنات بتصميمها باستخدام مواد مركبة خفيفة مثل الألياف الكربونية للتخفيف من أثر الوزن الزائد للبطاريات الكهربائية على الوزن العام للشاحنات.

وزارة التعليم 89 Ministry of Education 2023 - 1447

على سبيل المثال، يمر الجناح الخلفي لسيارة السباق في الفورمولا 1 (F1) بمراحل إنتاج متعددة لتحسين الديناميكا الهوائية، حيث يصنع المصممون نماذج أجنحة متعددة لاختبارات التصاميم المختلفة، ثم يجرون تغييرات طفيفة على التصاميم، وينشئون نماذج أولية جديدة، ويقومون باختبارها للوصول إلى أفضل تصميم. ويتطلب تحسين التصميم تقديم بعض التنازلات ووضع بعض القيود على حدود عملية التحسين، حيث إن مشاريع تطوير المنتجات غالبًا ما تكون مقيدة بجدول زمني وميزانية محددة وموارد محدودة أخرى. وفي الحالات التي تتطلب أعلى معايير السلامة للمنتج، تكتسب فيها مرحلة عملية التحسين أهمية خاصة في الحد من أي تأخير في تطوير المنتج. هناك عملية أخرى تتضمنها مرحلة التحسين، وهي تحسين عمليات التصنيع واستخدام المواد الجديدة. كما يمكن أن يؤدي التصنيع بالإضافة والأتمتة الذكية إلى تغيير أداء التصميم.--- SECTION: Additive Manufacturing --- Additive Manufacturing--- SECTION: التصنيع بالإضافة --- التصنيع بالإضافة التصنيع بالإضافة هو عملية إنشاء مجسمات صلبة ثلاثية الأبعاد من خلال إضافة طبقة تلو الأخرى. ويسمح التصنيع بالإضافة بالتخلص من الكثير من القيود الهندسية التي تقيد طرائق التصنيع التقليدية. كما يمكن تبسيط تعليمات التصميم للسماح بتصنيع النموذج الأولي بشكل أكثر كفاءة بواسطة الآلات المؤتمتة الذكية. وفي حال تم تصنيع المنتج بكميات كبيرة، فسيتمكن المصمم أيضًا من تحسين عملية تجميعه.--- SECTION: Subtractive Manufacturing --- Subtractive Manufacturing--- SECTION: التصنيع من خلال الإزالة --- التصنيع من خلال الإزالة التصنيع من خلال الإزالة هو عملية إنشاء مجسمات ثلاثية الأبعاد عن طريق إزالة المواد من قطعة أو مادة لها كتلة أكبر. ويتم ذلك باستخدام مجموعة متنوعة من أدوات القطع مثل: المناشير والمثاقب والمخارط والمطاحن وغيرها من الأدوات المتخصصة، والتي تستخدم لإزالة المواد تدريجيًا من القطعة أو الكتلة حتى يتشكل المنتج النهائي. كما تبدأ هذه العملية عادة باستخدام كتلة من المادة الخام أكبر من حجم المنتج النهائي، ثم إزالة أجزاء من المادة تدريجيًا حتى يتم الوصول إلى الشكل المطلوب.--- SECTION: Smart Automated Production --- Smart Automated Production--- SECTION: الإنتاج الآلي الذكي --- الإنتاج الآلي الذكي يتطلب الإنتاج الآلي الذكي استثمارًا ماليًا كبيرًا في شراء أجهزة التصنيع الحديثة. ولذلك يجب على المصممين النظر إلى تقييم هذا الاستثمار بشكل جيد، ودراسة تأثيره على سعر البيع النهائي للمنتج. وكثيرًا ما يفكر المصممون في المواد ذات الخواص المتقدمة التي يمكن استخدامها لتحسين منتجاتهم. وأحد الأمثلة على ذلك تصنيع الشاحنات، حيث تعمل محركات الشاحنات التقليدية بالوقود الأحفوري مثل: الديزل أو السولار. ولكن الانتقال لتشغيلها بالمحركات الكهربائية يعني الحاجة لتركيب بطاريات ليثيوم أيون ثقيلة، ولذلك بدأ مصنعو الشاحنات بتصميمها باستخدام مواد مركبة خفيفة مثل الألياف الكربونية للتخفيف من أثر الوزن الزائد للبطاريات الكهربائية على الوزن العام للشاحنات.2023 - 1447--- VISUAL CONTEXT --- **IMAGE**: شكل 2.11: نموذج أولي داخل النفق الديناميكي الهوائي Description: An image showing a prototype car model inside a wind tunnel, with visible air flow lines around it. A large fan is at the back of the tunnel. The car model is light brown/beige, and the environment is industrial with dark metal structures and yellow floor markings. Context: Illustrates the use of wind tunnels and prototypes in the design and improvement of car components, specifically for aerodynamic optimization in Formula 1 racing, as described in the adjacent text.**IMAGE**: شكل 2.12: عملية التصنيع بالإضافة Description: An image showing a 3D printer nozzle depositing material layer by layer to build a three-dimensional object. A blue light emanates from the nozzle, indicating the printing process. The object being printed appears to be a complex, multi-layered structure. Context: Visually represents the additive manufacturing process (3D printing) where objects are built up layer by layer, complementing the textual description of this advanced manufacturing technique.**IMAGE**: شكل 2.13: عملية التصنيع من خلال الإزالة Description: An image showing a CNC milling machine in operation, with a cutting tool (end mill) actively removing material from a metal workpiece. The workpiece is clamped on a machine bed, and metal shavings are visible, indicating the material removal process. Context: Illustrates the subtractive manufacturing process, where material is removed from a larger block to achieve the desired shape, as explained in the accompanying text. This contrasts with additive manufacturing.