هل تفتتح ايرباص وبوينغ عصر الطائرات المستنسخة؟

يقول مهندسو "ايرباص" في هامبورغ إنهم استنسخوا أجزاء من محركات الطائرات بأجهزة الطباعة المجسمة ثلاثية الابعاد، صمدت أمام شروط الطيران العالمية المتعارف عليها دوليًا، فهل يبدأ عصر جديد في إنتاج قطع غيار الطائرات؟

ماجد الخطيب: أطلق المهندس بيتر بركلباور، من شركة ايرباص الأوروبية، على تقنية الاستنساخ الثلاثي الأبعاد التي يستخدمونها في الشركة اسم "التصنيع الطبقي الاضافي". ووصف بركلباور، وهو رئيس قسم الابتكار في الشركة، الطريقة بأنها استنساخ الأجزاء المعدنية والصناعية من غبار المعادن، بعد تعريضها لأشعة ليزر.

أقل كلفة ووزنًا

تجري العملية بطريقة الاستنساخ ثلاثية الأبعاد، وثبت حتى الآن أن القطع المستنسخة تستجيب للشروط الصناعية المطلوبة، كما لا تقل تحملًا للظروف الجوية من القطع المنتجة في مصانع الشركة.

القطع المستنسخة أقل كلفة في الانتاج، وأقل وزنًا من نظيراتها المنتجة في المصانع بنسبة 30 بالمئة، وهذا يعني أن استخدامها يؤدي إلى زيادة طاقة حمل الطائرات، وتقليص استهلاك الوقود، وتقليل انبعاث غاز ثاني أوكسيد الكربون، وخفض مستوى الضجيج. واعتبر بركلباور التصنيع الطبقي الاضافي ثورة صغيرة في عالم صناعة الطيران.

وكشف المهندس أن قطع الغيار المستنسخة تحت التجربة حاليًا، على طائرة ايرباص A350-XWB، وهي طائرات خاصة بالتجارب. فالفكرة بدأت تنضج مع توقف مصانع ايرباص عن إنتاج قطع الغيار للطائرات القديمة، مثل طائرة أي- 310، إذ تم تعويض هذا النقص عن طريق استنساخ قطع الغيار بطريقة التصنيع الطبقي الاضافي، وثبت مخبريًا أنها لا تقل كفاءة ومتانة عن الأصلية.

اقتصاد في الوقود

يرى بركلباور أن مستقبل الطيران يسير باتجاه استنساخ قطع الطائرات المطلوبة، بهدف الاستجابة للشروط البيئية، إذ من الممكن استخدام الطريقة لاستنساخ القطع بالالمنيوم أو التيتانيوم أو البلاستيك الطبيعي، وهي عمومًا أقل وزنًا بمقدار الثلث.

وستكون البشرية في ربع القرن القادم بحاجة إلى 29220 طائرة نقل كبيرة وجديدة للايفاء بحاجة الناس للسفر والتنقل، وسيتضاعف مع هذا الرقم عدد المسافرين، الذي يبلغ اليوم نحو 3 مليارات مسافر. وحين تستخدم طريق التصنيع الطبقي الاضافي في صناعة قطع الطائرات الخفيفة، فإن هذا يعني طيرانا نحو 30 ألف طائرة يقل وزنها 30% عن الطائرات التقليدية، وهذا سيقلل استخدام الوقود بكمية قيمتها 325 مليار يورو خلال الفترة نفسها .

يقول بركلباور: "المهم أيضًا هو أن عملية تصنيع قطع الطائرات في المصانع تخلف الكثير من المواد الزائدة، التي ينبغي إعادة صهرها أو التخلص منها كنفايات، في حين أن طريقة الاستنساخ ثلاثية الأبعاد لا تخلف مواد زائدة، وهذا اقتصاد في النفقات أيضًا".

استنساخ على طبقات

في التصنيع الطبقي الاضافي، يجري حفظ المعطيات الكاملة عن القطعة المطلوب استنساخها في الكمبيوتر المدمج بجهاز الاستنساخ الثلاثي الأبعاد. يلي ذلك وضع غبار معادن، وخصوصًا الألمنيوم أو التيتانيوم أو الحديد، أو خليط منها أو ربما مواد صناعية قابلة للذوبان، في صندوق جهاز الاستنساخ. يوضع الغبار المعدني بشكل طبقات، وتسلط عليها أشعة الليزر، كي يجري انتاجها طبقة فوق أخرى، وهذا هو سر تسمية الطريقة بـ "التصنيع الطبقي الاضافي".

تمنح طريقة الاستنساخ على طبقات القطعة المستنسخة متانة اضافية، وهي سبب خفة وزن القطعة المستنسخة مقارنة بالقطعة الأصلية. ومعروف في عالم الطيران أن كيلو غراما أقل في صناعة الطائرة يعني اقتصاد بنحو 30 طنا من غاز الطيران في السنة. وقد اتضح أن التصنيع الطبقي الاضافي سيوفر 90% من المخلفات الناجمة عن التصنيع.

بمقدار الثلثين

تنخفض كلفة استنساخ قطعة ما بمقدار الثلثين عن سعر تصنيع نفس القطعة في المصنع، وهذا في مصلحة مصانع الانتاج، ويصب في مصلحة شركات الطيران، كما يؤدي إلى انخفاض أسعار الطيران أمام المستهلك.

وتخطط ايرباص حتى العام 2018 للارتفاع بمستوى الانتاج بواسطة أجهزة الاستنساخ المجسمة إلى مستوى الانتاج التقليدي، وذلك من الناحيتين الكمية والنوعية. والفائدة هنا كبيرة، ولا تعني سوى إعادة شركات انتاج الطائرات النظر بالعلاقة مع الشركات التي تزودها بالأجزاء الصغيرة والتكيميلية، لأن أجهزة الاستنساخ ثلاثية الابعاد يمكن مستقبلًا أن تنهض بمهمات هذه الشركات.

استنساخ عالمي

تتحول بوينغ وجنرال اليكتريك ورولس رويس وغيرها إلى الاستنساخ المجسم بشكل سريع، بعد أن اكتشفت مزاياه وتفوقه على التصنيع التقليدي. فالفكرة الأساسية التي تلاحقها الصناعة العالمية هي استخدام الاستنساخ ثلاثي الأبعاد لاختصار عدد أجزاء الماكينة. فالاستنساخ يتيح انتاج محرك كامل من المادة نفسها وبالكفاءة نفسها ، بدلًا من محرك يتألف من عشرات القطع. وهذا ما تلاحقه شركات بوينغ وجنرال إليكترك ورولس رويس وغيرها.

وسبق لجنرال الكتريك أن أعلنت نيتها استنساخ جهاز في قطعة واحدة، يتألف من 20 جزءًا، بواسطة جهاز استنساخ ثلاثي الأبعاد يستخدم طريقة الغبار المعدني. وانتجت شركة "ألب" الفرنسية، المختصة بصناعة الساعات، ساعات ثمينة سعر الواحدة 1500 يورو بواسطة أجهزة الاستنساخ ثلاثية الابعاد. واختصرت الشركة بذلك عدد أجزاء الساعة من عشرات الأجزاء إلى مجرد 15 جزءًا.

اختصار وقت التصليح

في مجال صناعة النفط والغاز، صارت شركة سيمنز الألمانية تنتج المواد والقطع الاحتياطية باستخدام الاستنساخ المجسم، وبكفاءة عالية. والغرض اختصار وقت توقف الانتاج أو تضرر بعض الأجزاء، من خلال اختصار وقت التصليح، إذ إن استنساخ القطع يجري بسرعة كبيرة.

وتقول مصادر الشركة إن الاستنساخ قلص وقت التصليح بنسبة 90%، وقلل كلفة التصليح بنسبة 30%، وقلل بالتالي الخسائر الناجمة عن توقف الانتاج أو تقلصه بنسبة 50%.

قبل ذلك، نجحت وكالة الفضاء الاميركية "ناسا" بانتاج محرك نفاث من غبار التيتانيوم والكروم بطريقة الاستنساخ ثلاثي الابعاد. وثبت، بحسب مصادر ناسا، أن المحرك المستنسخ متين ويتحمل درجة حرارة ترتفع إلى 3000 مئوية دون أن يتعرض للضرر.

وذكر كريس سنغر، المتحدث باسم ناسا، أن المحرك النفاث تم استنساخه من جزئين فقط، واعتبر نجاح التجربة مؤشرًا مهمًا على إمكانية خفض تكاليف الصناعة الفضائية مستقبلًا.

27 ساعة

في بريطانيا، تمت تجربة طيران طائرة عسكرية من طراز تورنادو، تابعة لسلاح الجو الملكي، بنجاح بعد تزويدها بأجزاء تم استنساخها بأجهزة الاستنساخ ثلاثية الأبعاد. أعلن بعدها سلاح الجو أن هذه التقنية ستقلل تكاليف ادامة الطائرات بنحو 1,2 مليون جنيه استرليني سنويًا.

وقال مايك موراي، من شركة& BAE Systems التي زودت سلاح الجو البريطاني بالتقنية، إن الطريقة تعد أيضًا بتزويد سلاح البحرية والمشاة بها. وأضاف: "الشركة نجحت في استنساخ جزء من الطائرة طوله 1,2 مترا خلال 27 ساعة فقط".