مع نمو سوق القراءة بين الآباء والأطفال، أصبح الآباء أكثر تطلبًا فيما يخص جودة تجليد الكتب والإبداع البصري. وقد أصبح القص بالقالب والتشكيل ثلاثي الأبعاد من الطرق الرئيسية لجذب اهتمام الصغار القُرّاء. وتُعد الجودة والسرعة في عملية القص عاملين مهمين جدًا بالنسبة للشركات لأنهما يؤثران على سرعة الإنتاج والقدرة التنافسية في السوق. آلات التقطيع الكبيرة هي المعدات الأكثر أهمية في هذا المجال. وتُستخدم لتصنيع مجموعة واسعة من المنتجات، بما في ذلك كتب الأطفال، والكتب العادية، والبطاقات، والبطاقات الذكية، وبطاقات الألعاب، وغيرها. كما تمتلك ثلاث مزايا رئيسية تساعد في تجاوز عنق الزجاجة التقليدي في عملية القص بالقالب، مما يجعل الإنتاج أكثر كفاءة: نظام تغذية دقيق، وجهاز جمع آلي، ووظيفة إزالة النفايات في الوقت الفعلي. تعد شنتشن في الصين واحدة من المناطق الرئيسية لإنتاج تصنيع معدات الطباعة في العالم. وبعد أكثر من 20 عامًا من التراكم التقني، قامت الشركة ببيع آلات قص كبيرة إلى أسواق مثل أوروبا والولايات المتحدة وجنوب شرق آسيا. إن تحسينها المستهدف لمعايير الأداء يجعلها أكثر ملاءمة لاحتياجات إنتاج كتب الأطفال المتنوعة والإنتاج الصغير الدفعة والمتعدد الدفعات. سيقوم هذا المقال بتفكيك منهجي للمنطق الأساسي للآلات الكبيرة للقص بالقالب من خلال تحليل الصعوبات التقنية في تقنية القص بالقالب الخاصة بكتب الأطفال، وإرساء منطق إعداد المعايير الأساسية، وتحليل حالات فعلية، بهدف تحسين كفاءة الإنتاج وتوفير إرشادات تقنية عملية لخبراء القطاع.
يختلف قص كتب الأطفال عن قص الكتب والمجلات العادية باستخدام القواطع القياسية. وهناك ثلاث مشكلات تقنية رئيسية تؤثر بشكل مباشر على كفاءة الإنتاج ومعدل اجتياز المنتجات النهائية. وتنجم هذه المشكلات عن الجمهور المستهدف ومتطلبات التصميم. أولاً، تتطلب البنية ذات الأشكال الخاصة دقة عالية جدًا. إذ يجب أن تكون الحواف ناعمة وخالية من الشوائب (لتجنب خدش أيدي الأطفال) في الكتب ذات الأشكال الخاصة مثل الزوايا الدائرية والمنحنيات وأشكال الحيوانات وفتحات المشاهد. كما يجب التأكد من أن خطأ المقاس في نفس الدفعة من الكتب يتم التحكم فيه ضمن ±0.1 مم، خاصة الجزء المخصص للتجميع في الكتب المنبثقة، حيث يؤدي أي انحراف بسيط في الدقة إلى فشل التجميع. ثانيًا، تكون توافقية المواد معقدة للغاية، بدءًا من ورق طباعة رقيق داخلي بوزن 80 غرامًا وصولاً إلى ورق بطاقات الغلاف بوزن 200 غرامًا ولوح مغلف بوزن 350 غرامًا، بل وحتى الاستخدام المختلط لمواد خاصة مثل الورق اللامس والورق الفلوري. وهذا يعني أن معدات القص يجب أن تكون قادرة على التكيف مع مقاومة الشد وخصائص القص لمختلف المواد. ثالثًا، لا تكفي استقرار عملية الإنتاج الضخم. ونظرًا لتقدم آلية إدخال الورق في العمر وانتقال الضغط غير المنتظم، فإن ماكينات القص الصغيرة والمتوسطة التقليدية غالبًا ما تتسبب في زيادة معدل الفاقد. وخصوصًا في الإنتاج الضخم الذي يتجاوز إنتاجه اليومي 10,000 ورقة، حيث تزداد عدد مرات التوقف.
من خلال تطوير تقنيات أساسية جديدة وتحسين الهيكل، تمكنت آلة القص الكبيرة الحجم من حل المشكلات الصناعية المذكورة أعلاه. تعتمد المعدات على نظام مؤازر تلقائي عالي التردد بقدرة 7.5 كيلوواط، ومزودة بمستشعر موضعي ضوئي مستورد لتشكيل تحكم مغلق الحلقة، حيث تبلغ دقة التغذية ±0.01 مم. ويستخدم آلية الدوبلكس هيكلًا صلبًا مصبوبًا دفعة واحدة، مما يتجنب اهتزاز الهيكل عند العمل بسرعة عالية، ويضمن حوافًا نظيفة وسلسة وخالية من الشوائب في القص الخاص الأشكال. وفي الوقت نفسه، يمنح المنتج النهائي قصًّا موحدًا وملمسًا فريدًا، ما يجعل المظهر العام للكتاب أكثر رقيًا. ولحل مشكلة التكيف مع مجموعة متنوعة من المواد، فإن الحل المتكامل المخصص يمكنه ضبط معايير مثل الفجوة بين قوالب السكين وعمق الدوبلكس من خلال نظام اللمس وفقًا للخصائص الفيزيائية لكل مادة. وهذا يعني أنه يمكن تلبية احتياجات الدوبلكس في مجالات مختلفة، مثل كتب الأطفال وورق الترشيح الصناعي. ويمكنها حقًا تحقيق استخدامات متعددة في جهاز واحد، مع تبديل سريع للمعاملات، وتلبية احتياجات الإنتاج الصغيرة والمتعددة الأنواع. وقد اختبرت آلاف الشركات الإنتاجية حول العالم هذه المعدات، وتمكن النظام التقني الناضج المعدات من العمل بشكل مستمر لمدة 24 ساعة تحت حمل ثقيل. ويُصنع هيكل الجهاز من مادة سبيكة صلبة ومزود بنظام تشحيم تلقائي، ومعدل العطل السنوي المتوسط أقل من 3%.
إعداد المعلمات هو الجزء الأهم لجعله ماكينة قص كبيرة العب بأفضل أداء. ولتجنب فقدان الكفاءة الناتج عن التصحيح العشوائي، يجب إنشاء نظام منطقي علمي من نوع "خصائص المادة - شكل القص - مطابقة المعلمات". ويجب أن تستند إعدادات الضغط إلى فكرة "خطوة بخطوة". والمفتاح هو التأكد من أن سماكة ودرجة كثافة الورق مناسبة. على سبيل المثال، ينبغي الحفاظ على ضغط ورق الصفحات الداخلية للكتب الرقيقة التقليدية للأطفال (80-120 غرام) بين 8 و10 ميجا باسكال. ويمكن لهذا النطاق من الضغط أن يضمن تسطيح الشق دون الإضرار بألياف الورق؛ أما الغلاف الكرتوني السميك (300-400 غرام) فيلزم زيادة الضغط فيه إلى 12-15 ميجا باسكال بسبب ارتفاع كثافة المادة، مع التعاون مع جهاز التسخين المسبق لتليين ألياف الكرتون وتقليل مقاومة القص؛ أما المواد المغلفة فيلزم زيادة الضغط بنسبة 10%-15% فوق القيمة الأساسية بسبب الفرق في قوة الربط بين الطبقة المغلفة الخارجية والورق، مع التأكد من توزيع الضغط بالتساوي عبر تغيير بطانة الورق محليًا (مثل إضافة ورقة بطانة بسماكة 0.1 مم عند نقطة اتصال الطبقة المغلفة) لتفادي مشكلة قطع الورق جزئيًا أو تهشيمه.
يجب تغيير إعداد السرعة وفقًا لتعقيد عملية القص بالقالب ونوع المادة. إن ماكينة قص كبيرة يعتمد نظامًا مؤازرًا بقدرة 7.5 كيلوواط، يمكنه تحقيق تنظيم تدريجي للسرعة يتراوح بين 0 و4500 ورقة/ساعة. وهذا يعني أنه يمكنك الحصول على السرعة الدقيقة التي تحتاجها وفقًا لظروف الإنتاج المختلفة. بالنسبة لقطع الصفحات الداخلية المستطيلة العادية بدون طي، يمكن ضبط وضعية السرعة العالية بين 3,000 و3,500 ورقة في الساعة. ويمكن لمنضدة العمل الكبيرة جدًا (قد تصل بعض الطرازات إلى 1300×960 مم) معالجة تخطيطات متعددة في نفس الوقت، مما يقلل من عدد تغييرات الألواح. أما بالنسبة للأشكال غير المنتظمة والطي الدقيق (مثل الجزء القابل للطي في كتاب المنبثق)، يجب تخفيض السرعة إلى 2,000 - 2,500 ورقة/ساعة لضمان اتساق وتوحيد عمق الطي، ولتجنب حدوث كسور أثناء الطي. وفي حالة قص البطاقات متعددة الصفحات (مثل بطاقات الألعاب المرفقة بالكتب)، يمكن زيادة الكفاءة القصوى إلى 4,000 ورقة/ساعة، بحيث تصل كمية الإخراج في الوردية الواحدة إلى 32,000 ورقة. ومن المهم جدًا التأكد من أن ضغط الشفرة لا يقل عن 3 مم عند نصف قطر الزاوية المستديرة في القص، وأن تكون المساحة المجوفة لا تقل عن 10%.
واجه مُصنّع أوروبي لكتب الصور المربعة المتوسطة الحجم ذات الغلاف الصلب (بقدرة إنتاجية سنوية تبلغ 5 ملايين نسخة) ثلاث مشكلات إنتاجية كبرى منذ فترة طويلة: الأولى، معدل هدر قص الأغلفة ذات الأشكال الخاصة يصل إلى 8٪، ويتجاوز فقدان المواد وحده 120,000 يورو سنويًا؛ الثانية، يتم تنفيذ الطباعة بالطريقة الحرارية والقص على مرحلتين منفصلتين، مما يستدعي تعيين ثلاثة عمال نقل إضافيين، كما تكون الأسطح عرضة للخدوش خلال المراحل الوسيطة؛ الثالثة، يجب فرز المنتجات النهائية يدويًا، حيث يحتاج كل وردية إلى 6 عمال، وتبلغ كفاءة الفرز 800 نسخة/ساعة فقط. في أوائل عام 2024، اعتمدت الشركة حلاً شاملاً مخصصًا لآلة قص كبيرة الحجم من شركة معدات في شنتشن، ما أدى إلى زيادة كفاءة الإنتاج بنسبة 40٪، وخفض معدل الرفض إلى 1.5٪، وتخفيض تكلفة العمالة لكل وردية بنسبة 50٪، مع دورة استرداد استثمار بلغت 11 شهرًا فقط. إن الفكرة التصميمية الرئيسية الكامنة وراء هذا الحل تمتلك أهمية توجيهية كبيرة لشركات كتب الأطفال.
وفقًا لحجم غلاف كتاب الصور الخاص بالعميل (320×240 مم)، اعتمد الحل جهاز قص بتنسيق كبير بمقاس 1300×960 مم. يمكن لهذا الجهاز قص أربع صفحات كاملة في الورقة الواحدة (بينما لا تستطيع الآلات التقليدية سوى قص صفحتين فقط)، مما يحسن الإنتاجية لكل وحدة زمنية. تم تجهيز الجهاز بسكاكين قص من كربيد التنجستن، يمكن تخصيصها وفقًا للشكل الفريد لكتب الأطفال (بزاوية سكين مصممة بانتقال قوسي دائري)، ومزود بنظام تغذية خدمي بقدرة 7.5 كيلوواط. بالنسبة للغطاء الخاص على شكل أسد من ورق مُغلف بوزن 350 جم، تم إعداد مجموعة المعلمات مسبقًا بضغط 14 ميجا باسكال وبسرعة 2200 ورقة/ساعة، ويتم معايرة موقع التغذية في الوقت الفعلي من خلال مستشعر تحديد المواقع الضوئي، لضمان التحكم في خطأ الأبعاد لكل دفعة ضمن حدود ±0.08 مم، وتحقيق عملية قص خالية من الحواف الخشنة. يتمتع الجهاز بوحدة طباعة حرارية عالية الدقة ووحدة تحكم مستقلة في درجة الحرارة، يمكنها التحكم في درجة حرارة الطباعة الحرارية حسب المناطق. كما تم دمج عمليتي الطباعة الحرارية والقص، اللتين كانتا منفصلتين سابقًا، في عملية واحدة، مما يقلل من وقت النقل الوسيط. وتضمن تقنية التبديل المتقدمة في الجهاز تقليل وقت التبديل والضبط بين العمليتين.
يستفيد هذا الحل بشكل كامل من مزايا الأتمتة في آلات القص الكبيرة. ويحتوي على نظام ذكي للتصنيف والفرز التلقائي، بالإضافة إلى جهاز جمع ورقي للمنتجات النهائية يعمل بوضعين. استجابةً لمتطلبات الاستمرارية في أرقام صفحات الصفحات الداخلية، تم اعتماد نمط جمع متسلسل على شكل سلسلة، مع استخدام عد كهروضوئي لضمان عدم اختلاط أرقام الصفحات في كل رزمة. بالنسبة للأشكال الكرتونية المختلفة الموجودة على الغلاف، يتم اعتماد نمط تصنيف وجمع باستخدام التعرف البصري لفصلها وتخزينها تلقائيًا. وقد زادت كفاءة الفرز حتى 2000 ورقة/ساعة. تحتوي المعدات على نظام داخلي لإزالة المخلفات باستخدام الضغط السلبي، يمكنه شفط المواد الحافة الناتجة أثناء عملية القص في الوقت الفعلي وإرسالها إلى صندوق الجمع. كما تمتلك وظيفة إنذار تلقائي، تنبه المستخدم عند امتلاء الصندوق، مما يقلل من وقت التنظيف بعد إيقاف التشغيل. تعكس هذه الإجابة الميزة الرئيسية للتخصيص المتكامل. قام شركة المعدات بتخصيص وضع المعدات وتدفق المواد لتتناسب مع التصميم على شكل حرف L في متجر العميل. مما سمح بوصل الطابعة الأمامية والمُلزم الخلفي بشكل سلس. وانخفضت المسافة التي تُنقل بها المواد بنسبة 60٪. وفي أكتوبر 2024، كانت المعدات تعمل باستمرار لمدة تسعة أشهر، مع استخدام مكثف يصل إلى 20 ساعة يوميًا. وحدث عطلان طفيفان فقط.
باختصار، الطرق الخمس الرئيسية التي آلات التقطيع الكبيرة تم تحسينها لتكون أكثر ملاءمة لقطع الكتب المصورة الخاصة بالأطفال، ويمكن تلخيصها على النحو التالي: أولاً، نظام إعداد المعلمات الدقيقة القائم على خصائص المادة يمكنه تقليل معدل الفاقد من خلال المطابقة الديناميكية للضغط والسرعة. ثانيًا، التصميم المتكامل للعملية يجمع بين عمليات مرتبطة مثل الختم الحراري لتقليل الفاقد في الحلقات الوسيطة. ثالثًا، القدرة على التكيف مع مواد متعددة في جهاز واحد متعدد الأغراض تلبّي احتياجات الإنتاج المتنوعة. رابعًا، تحسين ما بعد المعالجة من خلال الفرز الآلي والتجميع حسب الطلب، مما يرفع مستوى التشغيل الآلي في العملية. خامسًا، التحكم عالي الدقة القائم على نظام السيرفو عالي التردد يضمن استقرار الإنتاج الضخم. تكمن الميزة التنافسية الرئيسية لشركات معدات شنتشن ليس فقط في مزايا أداء المنتج، بل أيضًا في البحث المتعمق حول الأسواق الخارجية. على سبيل المثال، تقوم هذه الشركات بدراسة أنماط تصميم الكتب المصورة للأطفال في مناطق مختلفة (مثل تفضيل أوروبا للتصاميم المعقدة ذات الفراغات، وتفضيل جنوب شرق آسيا للكرتون السميك) من أجل اقتراح حلول مخصصة لتكوين المعدات. بالنسبة للعملاء خارج الولايات المتحدة، قامت الشركة بإنشاء فريق دعم تقني يعمل على مدار 24 ساعة ومجهز بنظام تشخيص الأعطال عن بُعد لمساعدتهم في حل المشكلات ما بعد البيع. وقد جعل هذان الضمانان من التكنولوجيا والخدمة آلات قطع داهي الأداة الرئيسية لمصنعي كتب الأطفال حول العالم لتحسين الإنتاجية، كما وفّرا لهم وسيلة لنسخ التكنولوجيا.
EN
