آلة درفلة القوالب المسطحة من باير آند ميشيلز وعملية ECCO TEC - عملية ضغط ودرفلة مدمجة لتصنيع أجزاء دقيقة بدون رقائق

ثورة في الهندسة الميكانيكية: كيف توفر عملية الدرفلة الجديدة هذه 80% من المواد

يمثل تسليم وتركيب مطحنة درفلة القوالب المسطحة التي تزن 125 طنًا في موقع روهرباخ في أوبر رامشتات أكثر بكثير من مجرد إنجاز لوجستي في عطلة نهاية أسبوع ثلجية في يناير. فخلف هذا الحدث يكمن تحول جذري في التصنيع الصناعي، يجسد كيفية استجابة الشركات الألمانية لضغوط المنافسة العالمية المتزايدة. ويمثل النظام الذي طورته شركة باير أند ميشيلز حلاً تقنيًا لسؤال وجودي: هل يمكن للتصنيع عالي الأتمتة والخالي من الرقائق الإلكترونية أن يعوض عن مزايا التكلفة التي يتمتع بها المنافسون الآسيويون مع تلبية المتطلبات البيئية في الوقت نفسه؟

التحول التكنولوجي في تصنيع الأجزاء الدقيقة

تمثل آلة الدرفلة ذات الفكين المسطحين نقلة نوعية في إنتاج الأجزاء الدقيقة ذات السيقان الطويلة. تعتمد هذه العملية على مبدأ التشكيل على البارد باستخدام فكين مسطحين يدوران في اتجاهين متعاكسين، أحدهما ثابت والآخر يتحرك أفقيًا بواسطة آلية كرنك. يتم تشكيل قطعة العمل، الموضوعة بين الفكين، تدريجيًا بفعل الشكل الإسفيني للفكين الدوارين، اللذين يدوران في الوقت نفسه ويقللان مساحة مقطعها العرضي.

على عكس آلات الدرفلة الدوارة التي تعمل باستمرار وتحقق معدلات دورة أعلى، توفر آلات الدرفلة المسطحة مزايا حاسمة لأحجام الدفعات المتوسطة والأشكال الهندسية المعقدة. تكمن الميزة الأساسية في انخفاض تكاليف الاستثمار بشكل ملحوظ، إلى جانب المرونة، مما يجعل هذه العملية مناسبة بشكل خاص لقطاع التصنيع الأوروبي متوسط ​​الحجم. تجمع تقنية b&m-ECCO TEC، التي طورتها شركة باير آند ميشيلز، بين عمليات الكبس والدرفلة في عملية تصنيع بدون رقائق، قادرة على إنتاج مكونات كانت تُصنع تقليديًا عبر خطوات تشغيل متعددة، وذلك في عملية واحدة متكاملة.

لا تتضح أهمية هذه التقنية إلا عند مقارنتها بعمليات التصنيع التقليدية. فقضبان المكابس، ومحاور الضبط، وأعمدة الدوران تُصنع عادةً عن طريق الخراطة، والطحن، وقطع التروس، والمعالجة الحرارية، والطحن النهائي - وهي عملية متعددة المراحل، كثيفة المواد والطاقة. أما التشكيل البارد بدون رقائق، فيستغل المادة الخام بشكل شبه كامل، إذ لا ينتج عنه أي رقائق. ويمكن تحقيق وفورات في المواد تصل إلى 80% في الأجزاء المعقدة المشكلة على البارد. وينعكس هذا التوفير على فوائد بيئية كبيرة: إذ تنخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة تصل إلى 67% نتيجةً للاستغناء عن عمليات إعادة تدوير رقائق المعادن كثيفة الطاقة، وانخفاض الطلب على الموارد الأولية بشكل كبير.

يُوفر التصليد بالتشكيل للمادة أثناء عملية التشكيل ميزةً معدنيةً إضافية. فلا تنقطع ألياف المادة، بل تزداد كثافة الانخلاعات في الشبكات البلورية، مما ينتج عنه بنية سطحية أكثر كثافةً ومرونةً. يُمكن لهذا التصليد بالتشكيل أن يُغني عن الحاجة إلى معالجات لاحقة كالتصليد، ويُتيح في الوقت نفسه قيم قوة أعلى من تلك الخاصة بالمكونات المُشَكَّلة آليًا. بالنسبة للتطبيقات بالغة الأهمية للسلامة في الأسطوانات الهيدروليكية، حيث تتعرض قضبان المكابس لقوى ضغط وشد هائلة، يُمثل هذا تحسينًا كبيرًا في الجودة.

الأهمية الاستراتيجية للهندسة الميكانيكية الألمانية

يجب النظر إلى استثمار شركة باير أند ميشيلز، العضو في مجموعة فورث والتي تضم حوالي 500 موظف، والبالغ 20 مليون يورو، في سياق تهديد جوهري للقاعدة الصناعية الألمانية. فالهندسة الميكانيكية الألمانية، التي لطالما شكلت العمود الفقري لهذه الدولة الموجهة نحو التصدير والتي تضم أكثر من 1.2 مليون موظف وحصة تصديرية تتجاوز 70%، تواجه هجوماً ممنهجاً من المنافسين الصينيين.

بينما انخفضت حصة ألمانيا في سوق صادرات الآلات العالمية إلى 15.2% بين عامي 2013 و2023، ارتفعت حصة الصين من 14.3% إلى 22.1% خلال الفترة نفسها. ولا يعود هذا التحول إلى مزايا التكلفة النسبية فحسب، بل أيضاً إلى سياسة صناعية فعّالة: ففي عام 2019، تلقت شركات تصنيع الآلات الصينية دعماً مباشراً وغير مباشر بمتوسط ​​15.7 مليون يورو لكل شركة، مما مكّنها من تقديم منتجات بأسعار تقل أحياناً بنسبة 50% عن الأسعار الألمانية. وفي الوقت نفسه، يتوقع 61% من أعضاء اتحاد مصنعي الآلات والمعدات الألمانية (VDMA) أن يكون وضعهم التنافسي متوسطاً أو ضعيفاً خلال خمس سنوات.

في ظل هذه الظروف، يُمثل قرار شركة باير أند ميشيلز باستثمار 20 مليون يورو في موقعها في أوبر رامشتات، في خطوة تُخالف التوجه السائد نحو نقل الإنتاج إلى الخارج، نقلة استراتيجية هامة. وقد أوضح المدير العام يورغ بول الأساس المنطقي وراء ذلك، قائلاً إن تكنولوجيا الإنتاج في القاعة الجديدة تُقدم مزايا كبيرة تجعل الاستثمار فيها أمراً حتمياً. وأضاف أن الشركة طورت منتجات لا مثيل لها تقريباً، تُوفر فوائد جمة للعملاء، بحيث لا تُشكل تكاليف العمالة، على سبيل المثال، الاعتبار الأساسي.

يكشف هذا البيان عن المعضلة الأساسية والحل المحتمل. فتكاليف العمالة في ألمانيا أعلى هيكليًا منها في آسيا، لكن عمليات التصنيع الآلية والمتطورة تقنيًا قادرة على تعويض هذا العيب وزيادة، إذا ما ساهمت في تقليل أوقات الإنتاج من ثمانية إلى عشرة أضعاف وخفض تكاليف المواد بشكل كبير. وبذلك، تُحقق تقنية b&m-ECCO TEC ميزة تنافسية لا يمكن تكرارها في الدول ذات الأجور المنخفضة بمجرد خفض التكاليف.

أكدت جانا تيشلر، رئيسة قسم مبيعات العملاء الجدد في شركة باير أند ميشيلز، على الضغط السوقي المتزايد من آسيا كجانب استراتيجي إضافي. يُؤمّن هذا الجهاز موقع إنتاج الشركة في ألمانيا، ويضمن في الوقت نفسه مسارات نقل قصيرة للغاية داخل أوروبا. يشير هذا البيان إلى ميزة هيكلية تكتسب أهمية متزايدة نتيجة للتطورات الجيوسياسية. وقد أصبحت مرونة سلاسل التوريد العالمية أولوية قصوى منذ الاضطرابات والتوترات الجيوسياسية الناجمة عن الجائحة. تُقلل سلاسل القيمة المحلية أو الإقليمية من مخاطر النقل، وتُخفض الانبعاثات، وتُمكّن من الاستجابة بشكل أسرع لمتطلبات العملاء.

يجب تقييم قرار توطين الإنتاج في ألمانيا بدلاً من نقله إلى دول الاتحاد الأوروبي المجاورة أو إعادة توطينه من آسيا من منظور الاقتصاد الكلي. تشير الدراسات إلى أنه في حين أن استراتيجية إعادة التوطين الشاملة للقطاعات تقلل من الاعتماد على مصادر خارجية، إلا أنها تنطوي أيضاً على خسائر كبيرة في الازدهار. فإعادة التوطين الكاملة ستخفض الناتج المحلي الإجمالي لألمانيا بنحو 10%، نظراً لفقدان مزايا التخصص التي يوفرها تقسيم العمل العالمي. ومع ذلك، يمكن أن تكون إعادة التوطين الاستراتيجية مفيدة في القطاعات الرئيسية ذات القيمة المضافة العالية والتعقيد التكنولوجي، لا سيما عند دمجها مع مكاسب الإنتاجية من خلال تقنيات الثورة الصناعية الرابعة.

خبرتنا العالمية في الصناعة والأعمال في تطوير الأعمال والمبيعات والتسويق - الصورة: Xpert.Digital

التركيز على الصناعة: B2B، والرقمنة (من الذكاء الاصطناعي إلى الواقع المعزز)، والهندسة الميكانيكية، والخدمات اللوجستية، والطاقات المتجددة والصناعة

المزيد عنها هنا:

• مركز إكسبيرت للأعمال

مركز موضوعي يضم رؤى وخبرات:

• منصة المعرفة حول الاقتصاد العالمي والإقليمي والابتكار والاتجاهات الخاصة بالصناعة
• مجموعة من التحليلات والاندفاعات والمعلومات الأساسية من مجالات تركيزنا
• مكان للخبرة والمعلومات حول التطورات الحالية في مجال الأعمال والتكنولوجيا
• مركز موضوعي للشركات التي ترغب في التعرف على الأسواق والرقمنة وابتكارات الصناعة

أوجه التآزر الاقتصادي والبيئي

يؤكد حصول هذه التقنية على جائزة الاستدامة الألمانية لعام 2025 على فائدتها المزدوجة: الكفاءة الاقتصادية والفعالية البيئية. وقد أشادت لجنة التحكيم صراحةً بمساهمتها في الحد من استهلاك الموارد الأولية وتحقيق مكاسب في الكفاءة في قطاع يشهد طلباً مرتفعاً. كما تُسهم هذه التقنية، من خلال تعزيز سلاسل القيمة الإقليمية وتجنب النقل لمسافات طويلة، في خفض الانبعاثات.

يُعدّ هذا المزيج بالغ الأهمية من منظور السياسة الصناعية. إذ يُجبر تصنيف الاتحاد الأوروبي وأهدافه المناخية الأكثر صرامة الشركات على خفض انبعاثات الكربون في عمليات إنتاجها. وفي الوقت نفسه، ترتفع تكاليف الطاقة في أوروبا بشكل هيكلي أعلى من مستوياتها في آسيا، مما يُهدد القدرة التنافسية للصناعات كثيفة الاستهلاك للطاقة. ولذلك، تُصبح التقنيات التي تجمع بين خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير وتوفير التكاليف عاملاً تنافسياً رئيسياً.

تؤثر كفاءة المواد في التشكيل على البارد على عدة مستويات. أولاً، ينخفض ​​استهلاك المواد المباشر، مما يقلل تكاليف الإنتاج بشكل فوري في ظل تقلب أسعار المواد الخام الحالية. ثانياً، يتم التخلص من تكاليف التخلص من برادة المعادن. ثالثاً، ينخفض ​​استهلاك الطاقة بشكل ملحوظ، إذ لا حاجة للمعالجة الحرارية المكثفة للطاقة، ويتم التشكيل على البارد نفسه في درجة حرارة الغرفة. رابعاً، تسمح الدقة العالية للأجزاء المشكلة بتحقيق هوامش خطأ أدق دون الحاجة إلى عمليات تجليخ لاحقة، مما يؤدي إلى مزيد من توفير الطاقة والوقت.

يعزز منظور الاقتصاد الدائري هذه المزايا. فالاستخدام شبه الكامل للمواد يقلل الحاجة إلى المواد الخام الأولية. وفي الوقت نفسه، تتميز المكونات المشكلة على البارد بمتانة أكبر بفضل قوتها المتزايدة، مما يطيل دورة حياة المنتج ويقلل استهلاك الموارد طوال فترة استخدامها. وتشير الدراسات إلى إمكانية تحقيق خفض في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون يصل إلى 30% من خلال إطالة عمر المكونات عبر عمليات تصنيع مُحسّنة.

مجالات التطبيق والأهمية الصناعية

تتضح أهمية تقنية الدرفلة المسطحة من خلال مجالات استخدام الأجزاء الدقيقة المصنعة. تُعد قضبان المكابس مكونات أساسية في الأسطوانات الهيدروليكية المستخدمة في آلات البناء، ومعدات التعدين، والمنشآت البحرية، والمكابس الصناعية. تحول هذه الأسطوانات الضغط الهيدروليكي إلى قوة ميكانيكية، ويجب أن تتحمل أحمالًا قصوى. وتؤثر جودة قضيب المكبس - من حيث نعومة سطحه، واستقامته، وصلابته، وقوته - بشكل كبير على موثوقية التشغيل وعمر الخدمة للنظام الهيدروليكي بأكمله.

تُستخدم محاور الدوران وأعمدة الدفع في أدوات الآلات وأنظمة تحديد المواقع وعلب التروس. تنقل هذه المحاور عزم الدوران أو تحول الحركة الدورانية إلى حركة خطية، مما يتطلب أعلى مستويات الدقة وقدرة تحمل الأحمال. إن القدرة على تصنيع هذه المكونات دون الحاجة إلى عمليات تشغيل آلية، مع أشكال معقدة وأقطار متغيرة على طول المحور الطولي، تتيح للمصممين آفاقًا جديدة في مجال التصميم خفيف الوزن والتصميم المتكامل وظيفيًا.

يُعدّ سوق هذه المكونات سوقًا ضخمًا. ويُقدّر حجم سوق الأسطوانات الهيدروليكية العالمي وحده بمليارات اليورو سنويًا، مع تزايد الطلب مدفوعًا بتوسع استخدام الطاقات المتجددة، ومشاريع البنية التحتية، والأتمتة الصناعية. إنّ القدرة على إنتاج هذه الأجزاء بسرعة أكبر، وبتكلفة أقل، وبطريقة أكثر استدامة، لا تمنح المصنّعين ميزة تنافسية فحسب، بل تُخفّض التكاليف أيضًا على امتداد سلسلة القيمة بأكملها.

يُعدّ هذا الأمر بالغ الأهمية في سياق التنقل الكهربائي والبناء خفيف الوزن. إذ يُتيح التشكيل على البارد إنتاج مكونات أخف وزنًا بنفس القوة أو بقوة أعلى بنفس الوزن. وهذا أمر بالغ الأهمية لأنظمة القيادة الكهربائية وحوامل البطاريات، حيث يُساهم كل كيلوغرام يتم توفيره في زيادة مدى القيادة أو تقليل سعة البطارية. كما يُتيح التشكيل على البارد استخدام مواد أساسية أقل تكلفة، تكتسب الخصائص الميكانيكية اللازمة من خلال عملية التشكيل.

التحدي اللوجستي والتعقيد التشغيلي

يُجسّد نقل وتركيب الآلة التي تزن 125 طنًا مدى تعقيد المشاريع الصناعية الضخمة. فقد نقلت شاحنة نقل ثقيلة القطعة المركزية التي تزن 100 طن من بلجيكا إلى روهرباخ على مدى ثلاث ليالٍ، برفقة ست شاحنات أخرى تحمل مكونات إضافية. واستُخدمت رافعات خاصة لرفع جزء الآلة عبر سقف مبنى المصنع المُنشأ حديثًا. وعلى الرغم من التخطيط الدقيق، إلا أن تأخر وصول عمال تركيب الأسقف بسبب سوء الأحوال الجوية في فصل الشتاء وصعوبة إزالة عناصر السقف المُثبتة بشكل دائم، تسبب في تأخير دام أربع ساعات.

تُعدّ هذه التحديات مؤشراً على متطلبات أنظمة التصنيع الحديثة. فقد صُنعت الآلة نفسها في بلجيكا، بينما شُيّد مبنى الإنتاج في روهرباخ بالتوازي، وهو مثال على تقسيم العمل الدولي، حتى في المشاريع الأوروبية. ويتطلب تنسيق بناء المبنى، وتصنيع الآلة، ونقلها، وتجميع الرافعات، وتركيبها النهائي إدارة دقيقة للمشروع، وتكامل العديد من المتخصصين.

بعد تركيب الآلة، تبدأ مرحلة التشغيل التجريبي وبدء الإنتاج. خلال هذه المرحلة، يجب تحسين معايير العملية، وضبط الأدوات، وتدريب الموظفين حتى يتم تحقيق جاهزية الإنتاج التسلسلي وتحقيق أوقات الدورة المستهدفة بشكل موثوق.

التكامل بين الرقمنة والصناعة 4.0

تُجهّز مصانع الدرفلة الحديثة بشكل متزايد بوظائف الثورة الصناعية الرابعة. تسجل أجهزة الاستشعار معايير العملية في الوقت الفعلي، وتعوض أنظمة التحكم ذاتية التعلم تلقائيًا عن الاختلافات الخاصة بالمواد، وتُقرأ بيانات الأدوات تلقائيًا عبر رمز DMC. يُمكّن هذا التكامل الرقمي من تتبع الأجزاء، والصيانة التنبؤية، والتحسين المستمر للعملية.

يمثل نظام التحكم ذاتي التعلم الذي طورته شركة باير آند ميشيلز ميزة تنافسية حصرية. وتُعد هذه الأنظمة التكيفية بالغة الأهمية لتحقيق الربحية، إذ تُقلل من الهدر، وتُقصر أوقات الإعداد، وتُعظم من استغلال المصنع. في قطاعٍ تتضاءل فيه هوامش الربح نتيجةً لضغوط الأسعار، قد يُحدث الفرق بين 85% و95% من استغلال المصنع فرقًا حاسمًا بين الربح والخسارة.

يُتيح التحول الرقمي أيضاً نماذج أعمال جديدة. ويمكن تسويق خدمات الصيانة عن بُعد، والصيانة التنبؤية، والاستشارات المتعلقة بالعمليات القائمة على البيانات كخدمات إضافية. كما يُتيح ربط الآلة بنظام تخطيط الإنتاج إجراء تعديلات شبه فورية على تقلبات الطلبات، مما يُحسّن إدارة سلسلة التوريد.

شركة متوسطة الحجم تُظهر كيف يتم ذلك: المخطط الأساسي لتنافسية ألمانيا

يُجسّد التطور في شركة باير وميشيلز مسارًا محتملاً للهندسة الميكانيكية الألمانية: الريادة التكنولوجية من خلال ابتكار العمليات، والاستدامة كعامل تمييز، وأمن الموقع الاستراتيجي من خلال قفزات الإنتاجية. ويعتمد نجاح هذه الاستراتيجية على عدة عوامل.

أولاً، يجب أن يكون الإطار السياسي سليماً. تُعدّ تكاليف الطاقة، والبيروقراطية، والعبء الضريبي، وجودة البنية التحتية عوامل أساسية في تحديد جاذبية أي موقع. يدعو اتحاد المهندسين الألمان (VDMA) بحق إلى إصلاحات جوهرية: تحسين البنية التحتية، وتعزيز القدرة التنافسية الدولية للنظام الضريبي، وتخفيف العقبات التنظيمية، وضمان أسعار طاقة معقولة. فبدون هذه التحسينات الهيكلية، لن يكون التميز التكنولوجي للشركات الفردية كافياً لتحقيق استقرار الموقع ككل.

ثانيًا، يُعدّ التوسع أمرًا بالغ الأهمية. يجب أن ترسخ تقنية b&m-ECCO TEC مكانتها في السوق وأن تُطبّق بكميات كبيرة لتحقيق تأثير واسع النطاق. يتطلب ذلك توصيات قوية من العملاء، ونقل التكنولوجيا، وربما منح تراخيص لمصنّعين آخرين. بإمكان مجموعة Würth، بشبكتها العالمية وقوتها المالية، أن تُسهم بشكلٍ كبير في هذه العملية.

ثالثًا، يجب الحفاظ على وتيرة مكثفة من البحث والتطوير. وتُظهر ساعات العمل التطويرية التي بلغت 28 ألف ساعة للآلة الحالية الابتكار المستمر المطلوب. ويُعدّ تمويل البحوث العامة، والتعاون مع الجامعات ومعاهد البحوث، وحماية الملكية الفكرية عوامل حاسمة للنجاح.

رابعًا، لا يمكن تجاهل الاعتماد على السوق الصينية. فالصين ثاني أهم سوق تصدير للهندسة الميكانيكية الألمانية، وفي الوقت نفسه، أهم مورد للآلات الألمانية. ومن شأن أي انفصال أحادي الجانب أن يتسبب في خسائر فادحة في الازدهار الاقتصادي. لذا، يجب أن تحقق الاستراتيجية توازنًا بين تنويع أسواق المبيعات، وتعزيز القدرة التنافسية في أوروبا، والتعاون الانتقائي مع الصين في المجالات غير الحيوية.

إن تركيب أكبر آلة لفّ القوالب المسطحة في العالم في روهرباخ ليس مجرد إنجاز تقني باهر، بل هو دليل على استدامة ألمانيا كمركز صناعي عالمي، وبرهان على قدرة الدول ذات الأجور المرتفعة على المنافسة بقوة في السوق العالمية من خلال الابتكار والاستدامة والتميز التكنولوجي. وسيتضح في السنوات القادمة ما إذا كان هذا المثال سيشكل سابقة أم سيبقى استثناءً. أمر واحد مؤكد: المنافسة لم تُحسم بعد، لكن الفجوة مع المنافسين تتقلص مع كل إصلاح متأخر وكل استثمار فائت.

Konrad Wolfenstein

سأكون سعيدًا بالعمل كمستشار شخصي لك.

الاتصال بي تحت Wolfenstein ∂ xpert.digital

اتصل بي تحت +49 89 674 804 (ميونيخ)

ينكدين