كيف تؤثر آلة القص على جودة البطاقة؟

ال ماكينة القطع بالقالب يُعد جهاز القص بالقالب (Die-Cutting Machine) هو المعدات الأكثر أهمية في عملية صناعة البطاقات. حيث تؤثر أداؤه واستقراره بشكل مباشر على الجودة النهائية للمنتج. بدءًا من بطاقات العضوية وبطاقات الولاء الخاصة بالسوبر ماركت التي نستخدمها يوميًا، وصولاً إلى البطاقات الذكية القادرة على التفاعل مع المعلومات (مثل بطاقات النقل وبطاقات الحرم الجامعي)، وكذلك ألعاب البطاقات والبطاقات التذكارية ذات العمليات المعقدة، فإن كل بطاقة مؤهلة تحتاج إلى أن تُقطع وتُشكل بشكل مثالي بواسطة جهاز قص بالقالب. تعد شنتشن مركز الصناعة العالمية لتصنيع الدقة، ومع سلسلة صناعية متكاملة ومزايا في البحث والتطوير التكنولوجي، أنجبت شنتشن عدة شركات متخصصة في أجهزة القص بالقالب تنافسية عالميًا. ويُستخدم المعدّات التي تنتجها وتبيعها هذه الشركات على نطاق واسع في مختلف خطوط إنتاج البطاقات. كما تم تطبيقها بنجاح في مجالات أخرى مثل تجميع الكتب والثقب، وتشكيل ورق المرشحات، وقطع علب التغليف الملونة. وتُباع هذه المعدات في الأسواق الرئيسية حول العالم، بما في ذلك أوروبا والولايات المتحدة وجنوب شرق آسيا والشرق الأوسط. ومع نظام تقني متكامل، يمكن تخصيص المعدات وفقًا لمتطلبات الأسواق المختلفة. سيستعرض هذا المقال بشكل منهجي العوامل الأساسية التي تؤثر على جودة البطاقات المنتجة بواسطة أجهزة القص بالقالب، من النواحي التقنية والعملية على حد سواء، وسيقدم إرشادات تقنية متخصصة لمهنيي إنتاج البطاقات في جميع أنحاء العالم، بالاستناد إلى معايير الصناعة والخصائص الأساسية للمعدات.

الأسباب وطرق التحسين المتعلقة بالتشققات على حافة آلة القص بالقالب

تُعد الشوائب الناتجة عن القص أكثر مشكلات الجودة شيوعًا في إنتاج البطاقات، مما يقلل من معدل قبول المنتج. الأسباب الرئيسية تكمن في ثلاثة جوانب: دقة المعدات، ومطابقة معلمات العملية، والتكيف مع خصائص المواد. عندما يتجاوز الخطأ الميكانيكي في تحديد موقع آلية التغذية 0.2 مم، يتغير موقع قص المادة، ولا يمكن للشفرة أن تلامس المادة بشكل كامل. وإذا لم يتم ضبط الفجوة بين القالب والقالب السفلي وفقًا لسمك المادة (مثلاً: تتطلب بطاقات PVC فجوة بحجم 0.03 مم، بينما تتطلب مواد ABS فجوة بحجم 0.05 مم)، تصبح قوة القص غير متساوية، ما يؤدي إلى تكوّن شوائب ذات حافة مسننة أو شبيهة بالكتل. من الناحية التكنولوجية، إذا تم ضبط الضغط بشكل خاطئ (الضغط العالي جدًا يسحق حافة المادة، والضغط المنخفض جدًا لا يقطعها دفعة واحدة)، أو لم تتم مطابقة سرعة التشغيل مع مرونة المادة (مثلاً: بطاقات المادة PET تحتاج إلى التشغيل بسرعة أقل من 30 مترًا/دقيقة)، فإن الشفرة لا تقطع المادة فورًا، ما يؤدي إلى تكوّن شوائب تشبه المسحوق. كما يتأثر أداء القص مباشرة بخصائص المادة نفسها. على سبيل المثال، تُنتج مواد PVC اللينة شوائب لزجة بسبب تكدر الشفرة، بينما تُنتج مواد ABS الصلبة شوائب منفجرة بسبب تحرر الإجهاد. هذه العيوب لا تُغير مظهر البطاقة فحسب،

للخلاص من الشوائب، هناك حاجة إلى تقنية أفضل ومعدات أفضل ونظام تحكم في الجودة لجميع المراحل. ينص المعيار الصناعي المحلي CY/T 59—2024 "متطلبات التحكم في عملية القص بالقالب المسطح للمنتجات المطبوعة على الورق" على أن هامش التسامح في تحديد موقع معدات القص يجب ألا يتجاوز 0.15 مم. وهذا يعني أن نظام التغذية يجب أن يكون قادرًا على التحكم بدقة في حركة المعدات. تعتمد معظم آلات القص المنتجة في شنتشن نظامًا مؤازرًا تلقائيًا بقدرة 7.5 كيلوواط. يستخدم هذا النظام تحكمًا مغلقًا في الربط بين مستشعر الضوء والمحرك المؤازر، ويصحح خطأ التغذية في الوقت الفعلي، ويتحكم في النهاية بدقة التموضع ضمن حدود 0.1 مم، مما يزيل الشوائب الناتجة عن الانحراف في التغذية من المصدر. كما تأتي المعدات مع وحدة تعديل ضغط متعددة المراحل، يمكن من خلالها ضبط معايير الضغط للمواد المختلفة عبر شاشة اللمس (مثل بطاقة PVC التي تُضبط عند 8-10 ميجا باسكال وبطاقة الورق عند 5-7 ميجا باسكال). ويمكن أيضًا ضبط هذه الإعدادات بدقة في الوقت الفعلي بناءً على بيانات التغذية الراجعة أثناء عملية الإنتاج، لضمان توزيع متساوٍ للإجهاد على طول الشفرة طوال عملية القص. يتم تعميم العملية القياسية المتمثلة في "التجربة أولًا، ثم الاختبار، ثم الإنتاج الضخم": عند إنتاج القطعة الأولى، يتم اختبار جودة الحافة باستخدام مجهر عالي الدقة لتحديد أفضل سرعة تشغيل، والضغط، وفجوة القالب، وغيرها من المعايير؛ وفي عملية الإنتاج الضخم، يجمع نظام التخلص التلقائي من المخلفات في المعدات بين امتصاص الضغط السلبي والفصل الميكانيكي لإزالة مخلفات القص في الوقت المناسب، تجنبًا لتراكم المخلفات التي قد تؤثر على عمليات القص اللاحقة. وأخيرًا، يمكن التحكم بثبات في معدل العيوب الناتجة عن الشوائب ليظل أقل من 0.1%، ما يحقق تمامًا المتطلبات العالية للثقب والقص الدقيق الخالي من الشوائب.

العلاقة بين تصميم القالب ونعومة حافة البطاقة

تؤثر نعومة حافة البطاقة بشكل مباشر على تجربة اللمس وعمر المنتج الافتراضي. إن دقة التصميم وتناسق سكين القص بالقالب هما العاملان الأهم اللذان يؤثران في هذا المؤشر الأساسي. وتكمن القاعدة الفنية لجودة معالجة الحواف في زاوية الشفرة، ودقة التحمل، وعملية معايرة التركيب لشفرة القص بالقالب. يجب التحكم بدقة في ارتفاع تخطيط سكين القص بالقالب ضمن نطاق 0.02 مم، ولا يجوز أن تتجاوز السماكة 0.02 مم. إذا تجاوزت هذه الحدود، فستختلف مساحة التلامس بين الشفرة والمادة أثناء عملية القص بالقالب. ففي المناطق السميكة، يكون الضغط مرتفعًا جدًا، مما يؤدي إلى انهيار الحافة، أما في المناطق الرقيقة، فيكون الضغط منخفضًا جدًا، ما يؤدي إلى عدم وجود شوائب وتجعل الحواف غير ناعمة. على سبيل المثال، عند صناعة البطاقات الذكية، إذا لم تكن الحواف ناعمة بما يكفي، فقد تعلق البطاقة داخل قارئ البطاقة. ومع مرور الوقت، قد تتآكل نقاط التلامس في قارئ البطاقة. بالإضافة إلى ذلك، فإن طريقة تركيب سكين القص بالقالب مهمة جدًا. ولضمان عدم تجاوز الخطأ 0.01 مم، يجب استخدام مؤشر دوار للتحقق من التوازي بين سكين القص بالقالب وحامل السكين في ماكينة القص بالقالب. وإذا لم يكن هناك توازٍ، فستظهر عيوب غير متساوية، تكون إحدى الجوانب عميقة والجانب الآخر ضحل.

العالي الجودة ماكينة القطع بالقالب يعتمد حلاً شاملاً متكاملاً ومخصصًا، مما يجعل القالب والمعدات متناسقين تمامًا ويعملان بتناغم تام. يمكن توفير خدمات تصميم القوالب المخصصة وفقًا لمتطلبات جودة حواف الأنواع المختلفة من البطاقات. على سبيل المثال، بالنسبة للبطاقات الذكية الرقيقة من مادة PVC (بسمك 0.76 مم)، يتم استخدام تصميم شفرة بزاوية حادة مقدارها 45° لضمان أن تكون السطح المقطوع مسطحًا وناعمًا. أما بالنسبة للبطاقات السميكة الخاصة بالألعاب (بسمك 1.2 مم) أو البطاقات ذات الأنماط البارزة، فيُستخدم شفر بزاوية منفرجة مقدارها 30° لجعل عملية القطع أكثر استقرارًا ومنع تشقّق مناطق النمط. تأتي المعدات مزودة بنظام معايرة تلقائي كامل للقالب، يستخدم وضعًا مزدوجًا من قياس المسافات بالليزر والمستشعر الميكانيكي للكشف الفوري عن التوازي والتعامد للقالب. ويتم المعايرة التلقائية للدقة كل 1000 عملية تشغيل لضمان ألا يتجاوز الخطأ في نفس موضع المنتج الوحدوي المتكرر 0.1 مم. ومن الجدير بالذكر أن آلة القص بالقالب المصنعة في شنتشن تمتلك وظيفة ربط عملية الختم الحراري، ويمكنها إجراء عمليتين معًا هما "القص بالقالب" و"الختم الحراري" في الوقت نفسه. بينما تتم عملية القطع الدقيقة، يتحكم النظام المؤازر بشكل متزامن في الضغط ودرجة حرارة رأس الختم الحراري، ويتم ختم الأنماط ذات الملمس المعدني، مثل الذهب والفضة، على حافة البطاقة أو على سطحها.

تأثير التحكم في الضغط من آلة القص على استواء البطاقات

إن استواء البطاقة هو مؤشر وظيفي رئيسي لقياس جودتها. ويؤثر استواء البطاقات الذكية وبطاقات الشريط المغناطيسي وبطاقات NFC بشكل مباشر على أداء قراءة البطاقة وطول عمرها الافتراضي. ويحدد المعيار الدولي ISO/IEC 7810، 'البطاقات التعريفية — الخصائص الفيزيائية'، أن انحناء النوع الأكثر شيوعًا من البطاقات ID-1 (بحجم بطاقة الائتمان القياسي) يجب أن يكون محدودًا بدقة ضمن نطاق 0.5 مم. وإذا كانت البطاقة منحنية خارج هذا النطاق، فلن يتمكن جهاز القارئ من قراءتها بسلاسة، أو قد لا تُقرأ البطاقة بسبب ضعف التلامس مع نقاط اتصال القارئ. والسبب الرئيسي لانحناء البطاقة هو سوء التحكم في الضغط. وهناك طريقتان رئيسيتان لذلك: الأولى هي عدم توازن توزيع الضغط أثناء عملية القص بالقالب، أي أن ضغط العصر يختلف في أجزاء مختلفة من المادة، ما يؤدي إلى توليد إجهاد دائم داخليًا. وبعد التبريد والتكون، يؤدي انطلاق هذا الإجهاد إلى تشوه الانحناء؛ والثانية هي أن الضغط يكون كبيرًا جدًا، ما يؤدي إلى ضغط حافة البطاقة، مما لا يؤثر فقط على الدقة الأبعادية، بل ويُدمّر البنية الجزيئية الداخلية للمادة، ما يؤدي إلى انحناء موضعي. وكانت إحدى شركات تصنيع البطاقات الذكية في جنوب شرق آسيا قد واجهت دفعة بطاقات معدل عيوب انحنائها 5% بسبب عدم التحكم في ضغط الثقب. وقد نتج عن ذلك خسارة مباشرة تجاوزت 100,000.

يمكن لآلة القص المتقدمة تغيير الضغط بدقة لأنها تعتمد على نظام تحكم خدمي في الضغط. وتستخدم المعدات محركًا خدميًا عالي الأداء بقدرة 7.5 كيلوواط، ومن خلال نظام التحكم PLC، يمكنها تغيير إخراج الضغط في الوقت الفعلي وفقًا لشكل القالب (دائري، مربع، أو أشكال خاصة) وسمك المادة (النطاق الأكثر شيوعًا هو 0.5–2.0 مم). وفقًا لشكل القالب (دائري، مربع، أو غير منتظم) وسمك المادة (النطاق الأكثر شيوعًا هو 0.5–2.0 مم). كما تتحكم في تقلبات الضغط ضمن ±0.5 ميجا باسكال لضمان توزيع الضغط بالتساوي على سطح المادة. ويضمن التصميم المتين للمعدات أيضًا التحكم الطويل الأمد في التسطيح: حيث يتكون الهيكل من حديد صب عالي القوة مقترنًا بسبيكة ألومنيوم من الدرجة الجوية. وهذا لا يضمن فقط استقرار المعدات، بل ويقلل أيضًا من تأثير الاهتزازات الميكانيكية على إخراج الضغط. ويستخدم механизм التوجيه الدقيق برغي كروي مستورد، وتمتاز بخاصية التذكير التلقائي بالتشحيم الدوري. وبهذه الطريقة، يمكن للمعدات أن تحافظ على إخراج ضغط مستقر حتى عند العمل بحمل عالٍ على مدار 24 ساعة يوميًا، 365 يومًا في السنة، مع وقت تشغيل سنوي يزيد عن 3000 ساعة. ويتم الحفاظ على انحراف الضغط ضمن 0.3 ميجا باسكال لمنع التغيرات في الضغط الناتجة عن ارتداء المعدات.

معلمات قبول البطاقات عالية الجودة

لإنتاج بطاقات عالية الجودة، يجب اتباع معايير صناعية دولية ووطنية صارمة. ويمثل القص بالقالب عملية مهمة تحدد شكل المنتج ودقته. ويجب أن تفي تدابير ضبط الجودة الخاصة بها بمعايير القبول النهائي. في الصين، تنطبق المواصفة CY/T 59—2024، "متطلبات التحكم في العمليات للقطع المسطح بالقالب للمنتجات الورقية المطبوعة"، بشكل رئيسي على منتجات مشابهة مثل أوراق اللعب وبطاقات العمل. وتنص هذه المواصفة بوضوح على أن حافة القص للمنتج يجب أن تكون ناعمة وخالية من الشوائب، دون فقدان للحبر على الحافة أو وجود انبعاجات. ويتم التحكم في التسامح بالأبعاد من خلال طول القطعة المستقيمة. على سبيل المثال، يكون التسامح لقطعة مستقيمة طولها 60 مم هو ±0.15 مم، والتسامح لقطعة مستقيمة طولها من 60 إلى 100 مم هو ±0.25 مم، أما القطعة الأطول من 100 مم فيكون التسامح فيها ±0.50 مم. تعد المواصفة ISO/IEC 7810 الخاصة بالبطاقات التعريفية - الخصائص الفيزيائية معياراً عالمياً لتصنيع البطاقات الذكية وبطاقات الشريط المغناطيسي. وتشترط هذه المواصفة أن تكون البطاقة ذات أبعاد معينة (85.60×53.98 مم)، وسمك (0.76 مم ± 0.08 مم)، وانحناء (≤0.5 مم). كما تشترط أن يُحتفظ بنصف قطر الزوايا المستديرة للحواف ضمن النطاق من 3.18 مم ± 0.38 مم. أثناء الفحص الفعلي عند القبول، يلزم استخدام أدوات متخصصة لقياس الأبعاد (باستخدام ميكرومتر رقمي بدقة 0.01 مم)، والمسطحية (باستخدام جهاز كاشف للمسطحية)، ونعومة الحافة (باستخدام مجهر عالي الدقة بتكبير 50 مرة). ويعد ضمان توافق جميع المؤشرات مع متطلبات المعايير الأساس الرئيسي لتقييم أداء معدات القص بالقالب.

الجودة الأساسية لآلة القص بالقالب هي ضمان توافق المنتج مع المعايير الصناعية. وبعد أكثر من 20 عامًا من التطور التكنولوجي، تفوقت آلات القص بالقالب المصنوعة في شنتشن على المعايير في العديد من المؤشرات المهمة. على سبيل المثال، يتم التحكم بدقة الثقب ضمن نطاق ±0.1 مم بشكل مستقر، وهي أعلى بنسبة 33٪ من متطلبات المعيار CY/T 59-2024. وتقع قدرة التحكم في الانحناء ضمن 0.3 مم، وهي أفضل من متطلبات المعيار ISO/IEC 7810. ويُعد التصميم متعدد الأغراض للمعدات أكثر مرونة في التكيف مع الأسواق المختلفة. ومن خلال تغيير القالب وتعديل الإعدادات، يمكنها ثقب ورق الترشيح الرقيق جدًا بسمك 0.1 مم (مثل ورق قهوة الترشيح وورق الترشيح المخبري)، كما يمكنها ثقب أغلفة الكتب بسماكة 3 مم، ويمكنها أيضًا قص البطاقات المختلفة بدقة. وهذا يعني أن جهازًا واحدًا يمكنه أداء العديد من المهام، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة استخدام المعدات وعائد الاستثمار للشركات المصنعة. أثناء عملية القبول، يبني النظام المدمج للكشف عبر الإنترنت شبكة تحكم في الجودة في الوقت الفعلي. وتلتقط كاميرا صناعية عالية الدقة صورًا لكل بطاقة منتهية، ويقوم خوارزمية الذكاء الاصطناعي تلقائيًا باكتشاف العيوب مثل الحواف الخشنة، والانحرافات في الأبعاد، وتجاوز معيار التسطيح، بدقة تصل إلى 99.9٪. وتنقل وظيفة الفرز التلقائي المنتجات غير المطابقة إلى صندوق مواد خاص في الوقت الفعلي، وتنسق أو تجمع المنتجات المطابقة وفقًا للخطة المحددة مسبقًا، لضمان أن تتوافق المنتجات المرسلة إلى العملاء مع معايير القبول. ويمكن للحل المتكامل المخصص لآلة القص بالقالب استبدال مواصفات القوالب، ومعايير الضغط، ومعايير الفحص بسرعة، وتلبية احتياجات الجودة في الأسواق المختلفة حول العالم. على سبيل المثال، تتطلب بعض الدول الأوروبية أن تكون سماكة البطاقة 0.8 مم ± 0.05 مم. وبفضل التصميم الوحداتي، يمكن تحويل المعدات خلال 48 ساعة.

باختصار، الـ ماكينة القطع بالقالب يتمتع النظام بضمان شامل لجودة البطاقات من خلال أربعة أنظمة: التحكم الدقيق في التغذية، وتحسين تكيّف القوالب، وإخراج الضغط المستقر، ومعالجة المنتج النهائي الذكية. لا تزال آلات القص بالقالب المصنوعة في شنتشن تمتلك المزايا الرئيسية المتمثلة في التكنولوجيا الناضجة، والمتانة، ودرجة عالية من التخصيص. ومع إضافة وظائف جديدة مثل نظام السيرفو بقدرة 7.5 كيلوواط، والكشف عبر الذكاء الاصطناعي عبر الإنترنت، وربط عملية الختم الحراري، فقد تم تحسين جودة الإنتاج وكفاءته إلى مستوى أعلى، ما يجعل المنتج يتمتع بقدرة تنافسية قوية في السوق العالمية. من منظور اتجاه تطور الصناعة، أصبحت منتجات البطاقات أخف وزناً وأقل سماكةً، وتحتوي على وظائف متزايدة باستمرار، في حين أصبحت آلات القص بالقالب أكثر دقة (خطأ تحديد المواقع أقل من 0.05 مم)، وأسرع (زيادة كفاءة الإنتاج بنسبة 50٪)، وأكثر ذكاءً (عدم الحاجة إلى تدخل بشري طوال العملية). وهذا يعني أيضًا أن شركات التصنيع بحاجة إلى توخي مزيد من الحذر عند اختيار المعدات. عند اختيار معدات القص بالقالب، ينبغي لشركات تصنيع البطاقات أن تأخذ بعين الاعتبار نوع منتجاتها (مثل البطاقات الذكية التي تتطلب التركيز على التحكم في الاستواء، والبطاقات الترفيهية التي تتطلب التركيز على نعومة الحواف والملمس)، وحجم الإنتاج (مثل الإنتاج الضخم بكميات كبيرة الذي يتطلب التركيز على متانة المعدات وقدرتها على التشغيل المستمر، أو التصنيع بكميات صغيرة حسب الطلب الذي يتطلب التركيز على مرونة المعدات وكفاءة تغيير النماذج)، وكذلك متطلبات المعايير في السوق المستهدفة. وينبغي اختيار معدات قابلة للتخصيص والترقية.