حين تُذكر الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد، يتبادر إلى أذهان أكثر الناس مشهد المعدات المتخصصة المحتواة في خزانة، والحزمة الضوئية تمسح فوق منصة التشكيل مسحوق المعادن قليلًا قليلًا. الحل الذي قدمته FANUC مؤخرًا ليس هذا: فقد دفعت إلى الواجهة روبوتها متعدد المفاصل العمودي سداسي المحاور من سلسلة M-800، ليحمل ذراعه رأس التشكيل بترسيب الطاقة الموجهة (DED)، فيصهر بالليزر مسحوق المعادن أو السلك، و«يرصّ» الجزء طبقة فوق طبقة. الدقة المطلقة لجسم الروبوت تحسّنت نحو 10 أضعاف عن السابق لتبلغ ±0.1 ملم، ودقة المسار على الخطوط المستقيمة والأقواس بلغت بدورها ±0.1 ملم. والهدف قطع كبيرة معقدة الشكل لا تبلغها المعدات المتخصصة.
لنرتب النقاط الأساسية أولًا:
- تبني FANUC منظومة تصنيع بالإضافة للمعدن (AM) نواتها روبوت التشغيل من سلسلة M-800، وتعتمد أداة DED من مصنّع آخر، وتقدمها للعميل حلًا منظوميًا متكاملًا؛
- الدقة المطلقة لجسم الروبوت ارتفعت نحو 10 أضعاف عن السابق إلى ±0.1 ملم، ودقة المسار على المستقيمات والأقواس هي الأخرى ±0.1 ملم؛
- مقارنة بالمعدات المتخصصة المقيدة بأبعاد منصة التشكيل، يتمتع الروبوت بمدى حركة واسع، ويستهدف أساسًا القطع الكبيرة ومعقدة الشكل؛
- أداة التشكيل بيد مورّد خارجي، بينما الدقة والصلابة والتحكم ملك خالص لـFANUC — ومن يضمن جودة المنظومة بأسرها هو بؤرة الاستراتيجية؛
- رفع الدقة شرط مسبق لا ضمان: فسرعة التشكيل وجودة الترسيب واستقرار المواد لا تزال بحاجة إلى التحقق على أجزاء حقيقية.
من «النزع» إلى «الرصّ»: روبوت تشغيل يغيّر مهنته
تجدر كلمة عن أصل M-800. فقد كان روبوت تشغيل للقطع والجلي، أمضى عقودًا في أشغال «نزع» المادة — إزالة الزوائد من القطعة الخام. والآن تكلفه FANUC بالمهمة المعاكسة: «رصّ» المادة طبقة فوق طبقة. ففي طرف الأداة، يأتي رأس تشكيل DED الذي يصهر بالليزر مسحوق المعادن (Powder) أو السلك (Wire) ويرسّب طبقة بعد طبقة، من مصنّع آخر؛ أما ما تقوم به FANUC فهو أن تقود الذراع رأس التشكيل هذا في مسارات دقيقة بما يكفي، ثم تحزم المنظومة كلها في حل متكامل.
تحسّن أداء الجسم ليس هيّنًا. فبحسب FANUC، تحقق ذلك بمنهج تحليلي خاص بها، مضافًا إليه تقنية معايرة (Calibration) ترصد الفروق الفردية لكل روبوت وتعوّضها، لتبلغ صلابة عالية ودقة مطلقة قدرها ±0.1 ملم — نحو 10 أضعاف المنتجات السابقة. ويشرح كينيتشيرو أبه، أحد مديريها التنفيذيين: «يكفي إدخال القيم لإتمام توجيه بسيط، وحتى مع الأجزاء معقدة الشكل يمكن إنجاز التصنيع بالإضافة للمعدن بدقة عالية».
الدقة المطلقة ودقة التكرار: الفارق بكلمة، وهي الفيصل
عند استخدام الروبوت في التشغيل ظل القصور المزمن في الدقة. فالذراع متعدد المفاصل لا يخلو من انحناء، وبين الموضع المأمور بالتوجه إليه والموضع الذي يبلغه فعلًا انحراف دائمًا. وهنا يجب التمييز بين مصطلحين كثيرًا ما يخلط بينهما: دقة التكرار تقيس قابلية إعادة إنتاج الحركة الواحدة مرات متتالية؛ والدقة المطلقة تقيس مدى اقتراب الطرف الفعلي من الإحداثيات المأمورة. «الإصابة في الهدف» من نصيب الثانية. وكلما ارتفعت الدقة المطلقة استطاع الروبوت الحركة مباشرة وفق قيم المخطط، دون معايرات وتصحيحات متكررة قياسًا إلى الأساس المادي. تحسّن يناهز 10 أضعاف مع تعويض بالمعايرة لكل وحدة على حدة يعني انكماشًا كبيرًا في حجم تعديلات انحراف المسار، وعندها فقط يستقيم أسلوب التوجيه القائل «أدخل القيم وابدأ العمل».
ولإكمال الصورة: هذه هي نصف الدقة فقط — إيصال الطرف إلى الموضع المستهدف. فأبعاد الجزء النهائي وجودة تشكيله رهن بحلقة عملية DED: الانصهار، والتصلب، والتراكم طبقة بعد طبقة. دقة التموضع أحد الشروط الضرورية للتصنيع الإضافي المعدني عالي الجودة، وليست شرطًا كافيًا، وهي وحدها لا تقرر الجودة النهائية للجزء.
لماذا الروبوت لا المعدات المتخصصة؟
الحامل السائد للتصنيع الإضافي المعدني هو المعدات المتخصصة ذات منصة التشكيل المحدودة السقف: جودة تشكيل مستقرة، لكن حجم الجزء محبوس حبسًا محكمًا داخل تجويف الجهاز. والروبوت على العكس — مدى حركة الذراع واسع وحرية الأوضاع كبيرة، فمهما كبر الجزء وتعقدت اتجاهات أسطحه، يكفي الذراع أن يبدّل وضعته ليلتصق بالسطح ويمشي عليه. وقد حددت FANUC معركتها الرئيسية في الكبير ومعقد الشكل، وهو ما لا تجيده المعدات المتخصصة، لاقتناص هذه الفجوة البعدية تحديدًا.
وقد تعين السوق هذه أيضًا. فبحسب توقعات وزارة الاقتصاد والتجارة والصناعة اليابانية، سيتوسع سوق التصنيع الإضافي المعدني بحلول 2040 إلى ما بين 4 و10 أضعاف مستواه في 2025: نحو 14.9 مليار يورو في السيناريو المتدني (ما يعادل نحو 2.7 تريليون ين و135 مليار يوان)، ونحو 42.5 مليار يورو في السيناريو المرتفع. وتنبيه واجب: التصنيع الإضافي المعدني لا يستهدف الإحلال الشامل محل القطع والصب والتشكيل، بل استقبال القطع معقدة الشكل وصغيرة الكمية التي تَعسر هذه العمليات على تشكيلها؛ وما يتنافس عليه الروبوت داخل ذلك هو مجال القطع الكبيرة عالية القيمة المضافة صغيرة الكمية التي لا تبلغها المعدات المتخصصة بسبب الأبعاد. ومجالات التطبيق تنتقل من النماذج التجريبية إلى الأجزاء الفعلية — فقد طورت شركة تابعة لليابانية Sodick بالفعل منظومة للمعالجة السطحية لمكابح السيارات بالتصنيع الإضافي المعدني.
الأداة من الخارج والدقة من الداخل: من يحل مسألة تكامل النظام؟
أهم نقطة في هذا المشهد وأيسرها إغفالًا: FANUC لا تمتلك أداة DED بنفسها. فالتقنيات الأساسية للصهر والرصّ أُسندت إلى مورّد خارجي، وتبني FANUC قيمتها على نقاط قوتها الخاصة — الدقة والصلابة والتحكم — ثم تجمع الطرفين في حل متكامل تقدمه إلى الخارج. الميزة أن كل طرف يشتغل أنجع ما يجيده؛ والمخاطرة واضحة بدورها — فالأداة الحاسمة في جودة التشكيل ليست في يدها، فمن يتولى مزاوجة الطرفين وإحكام الملاءمة وضمان جودة المنظومة كلها؟ مهما ارتفعت دقة الروبوت، فهي وحدها لا تحدد الأداء الكلي لمنظومة التصنيع الإضافي المعدني وجودة تشكيلها. وجواب هذه المسألة سيقرر مباشرة إن كان هذا الحل في عين العميل «منتجًا» أم «مشروعًا هندسيًا».
ولعملاء M-800 الحاليين ملف واقعي آخر: الروبوت نفسه مرشح من حيث المبدأ للامتداد من القطع إلى التصنيع الإضافي المعدني. لكن ذلك مشروط: بتركيب أداة DED، وبتراكم معاملات عمليات التشكيل، وأصول المعدات المخصصة لأغراض القطع لا يمكن بالضرورة تحويلها رأسًا. إنه أقرب إلى ملف ينتظر التحقق منه من كونه مكسبًا بلا ثمن.
الملف التالي: هل تتحول دقة المسار إلى جودة نهائية مستقرة؟
نجاعة أسلوب DED من عدمها تتوقف في النهاية على ثلاثة أمور: سرعة التشكيل، وجودة الترسيب، وأصناف المواد القابلة للاستخدام. فمهما بلغت الدقة المطلقة للروبوت، يبقى استقرار عملية التشكيل المصحوبة بالصهر والتصلب، ومدى تضييق تذبذب الجودة بين قطعة وأخرى، رهنًا بسجل الأداء على أجزاء حقيقية. البؤرة هي السرعة والجودة والمواد — ولا تحسم نقطة منها بيد الروبوت وحده، بل بأداء تركيبه مع أداة DED. ±0.1 ملم بطاقة دخول أنيقة، لكن السباق بدأ للتو. أما نحن العاملين في الروبوتات المستعملة والصيانة، فلنسجل ملاحظة أولى: إن رسخ هذا المزيج، فستضاف قريبًا إلى أبعاد تقييم روبوتات التشغيل قائمة مؤشرات فيها «الدقة المطلقة». اقرأ أيضًا: بيع الروبوتات المستعملة، FANUC وNVIDIA يردمان فجوة المحاكاة.
اقرأ أيضًا
- تشغيل تحكم الآلة الحقيقية في المحاكاة: FANUC×NVIDIA
- كاواساكي وFANUC وياسكاوا تتحد لبناء أساس البيانات
- تغطية العلامات ووثائق الطرازات
