6 причин, почему вам нужно рассмотреть дизайн для аддитивного производства

По мере развития аддитивного производства оптимизация конструкции для этой технологии становится все более важной для раскрытия всего потенциала технологии.

Сложная геометрия, легкие компоненты и оптимизированное распределение материалов - это лишь некоторые из преимуществ, которые предложения аддитивного производства. Однако такая свобода проектирования и сложность достигаются за счет переосмысления способа конструирования объектов для аддитивного производства.

Проблема, с которой сталкиваются многие инженеры, заключается в принятии совершенно нового подхода к проектированию для аддитивного производства. Применение традиционных (субтрактивных) методов к аддитивному производству по своей сути непрактично, поскольку требования и соображения для обоих сильно различаются. Таким образом, понимание особенностей и ограничений AM, таких как поддерживающие конструкции, постобработка и ряд новых материалов, будет ключом к успешному внедрению технологии.

Итак, чего вы можете достичь, создавая дизайн для аддитивного производства - ключевой элемент вашей стратегии AM?

1. Создавайте более сложные детали

Аддитивное производство может преодолеть ограничения традиционных методов производства для создания очень сложных деталей с улучшенной функциональностью.

Одним из примеров является традиционное производство литьевых форм:здесь охлаждающие каналы обычно прямые, что приводит к более медленной и менее последовательное охлаждение отформованной детали. Напротив, с помощью 3D-печати охлаждающие каналы могут быть перепроектированы для создания более сложных или изогнутых форм, обеспечивающих более однородную теплопередачу. Это приводит к улучшенным характеристикам охлаждения, помогая производить детали более высокого качества, одновременно продлевая срок службы пресс-формы.

2. Минимальные отходы материала

Благодаря новым возможностям проектирования, предоставляемым 3D-печатью, инженеры могут изготавливать легкие детали частично за счет оптимизации распределения материала, что приводит к значительной экономии материала.

Частично этого можно достичь благодаря передовое программное обеспечение, такое как оптимизация топологии, и такие инструменты, как генеративное проектирование и решетчатые структуры. На основе математических расчетов оптимизация топологии может помочь проанализировать наилучшую форму детали и удалить ненужный материал без нарушения структурной целостности детали. Используя традиционные (субтрактивные) методы, этот материал можно просто вырезать.

В сочетании с 3D-печатью программы генеративного проектирования и оптимизации топологии уже используются промышленными гигантами, такими как Siemens и General Motors. В то время как компания Siemens использовала программное обеспечение для генеративного проектирования для разработки своих лопаток газовых турбин, напечатанных на 3D-принтере, General Motors стремится снизить вес автомобиля, исследуя различные варианты распределения материала внутри компонента.

3. Упрощенная сборка

Консолидация деталей - еще одно конструктивное преимущество аддитивного производства, которое меняет правила игры. При традиционном производстве необходимо производить несколько компонентов, а затем собирать их, чтобы создать конечную деталь.

Однако с помощью 3D-печати несколько более мелких компонентов могут быть объединены в одну индивидуальную деталь на этапе проектирования, что позволяет распечатать сразу всю деталь. Это значительно упрощает процесс сборки и иногда может даже устранить необходимость в сборке. В дополнение к этому, объединенная деталь устраняет необходимость в закупке и хранении каких-либо дополнительных компонентов или запасных частей, что в конечном итоге снижает затраты на инвентаризацию и техническое обслуживание.

4. Материальные инновации

Успехи в исследованиях материалов привели к захватывающим разработкам новых материалов. Следовательно, были разработаны уникальные материалы для 3D-печати, которые было бы трудно обрабатывать или формовать, такие как нити TPU и порошки металлических суперсплавов). Или возьмем, к примеру, 3D-печать с использованием высокоэффективных термопластов, разработанных специально для инженерных приложений. В некоторых случаях эти высокоэффективные материалы могут даже заменить металлические детали, обеспечивая легкую и экономичную альтернативу.

Поэтому при разработке детали для 3D-печати инженеры могут изучить новые варианты, которые предлагают лучшие свойства материала, такие как теплопроводность или пластичность. В дополнение к этому, 3D-печать дает возможность создавать детали с различными свойствами материалов (например, жесткостью и гибкостью) или интегрированными изоляционными и проводящими свойствами.

5. Экономичная настройка

3D-печать позволяет быстро и без дополнительных затрат выполнять множество итераций дизайна, выводя возможности индивидуальной настройки на новый уровень. А поскольку в аддитивном производстве детали создаются непосредственно из цифровых файлов, производственный процесс значительно ускоряется. Это означает, что компании могут производить продукты по индивидуальному заказу намного быстрее и с меньшими затратами.

Индивидуальный дизайн позволит производить массовую настройку в различных отраслях, от потребительских товаров до медицины и автомобилестроения. Например, в медицинской отрасли массовая настройка уже проявляется в устройствах для 3D-печати, адаптированных к потребностям пациента. Такие устройства варьируются от индивидуальных скоб и протезов до хирургических шаблонов и слуховых аппаратов, разработанных с учетом анатомии пациента.

6. Минимальные опорные конструкции

Ориентация деталей - одно из ключевых преимуществ при проектировании для аддитивного производства. Выбор правильной ориентации детали на этапе проектирования может сократить время печати и постобработки, сводя к минимуму потребность в опорах. Несмотря на то, что опорные конструкции практически необходимы для многих сложных деталей, напечатанных на 3D-принтере, идеально разрабатывать детали с минимально возможным количеством опор, так как это упростит постобработку, сэкономив ваше время и материалы.

Хотя не существует универсального решения, когда дело доходит до минимизации количества используемых опор, при тщательном проектировании деталь часто можно ориентировать и оптимизировать, чтобы она могла нести себя, используя при этом минимальное количество опор. Структуры, экономящие время постобработки.

Забегая вперед, поскольку тенденции автоматизации закрепляются в индустрии AM, ориентация на детали, а также вспомогательные средства могут быть автоматически сгенерированы с помощью нового поколения программного обеспечения AM.

Будущее

В настоящее время, сталкиваясь с AM, многие дизайнеры и инженеры ограничиваются условностями традиционного производства. . Однако разработка новых подходов к AM будет иметь решающее значение, поскольку технология превращается в надежное промышленное решение.

По этой причине для университетов, исследовательских институтов и компаний будет жизненно важно разработать новые образовательные программы для обучение поддержке DfAM. В этой области уже многое делается; например, Университет Лафборо запустил свою магистерскую программу по аддитивному производству, а для тех, кто хочет углубить свои знания, существует ряд программ и курсов.

Поскольку все больше университетов предлагают степени в области аддитивного производства, следующее поколение профессионалов AM сможет создавать новые тенденции в отрасли AM, особенно в области оцифровки и автоматизации.

Забегая вперед, мы ожидаем, что большая часть дизайна для процесса аддитивного производства будет быть автоматизированным, от оптимизации проекта, проверки и моделирования процесса до автоматически генерируемых опор и решетчатых структур.

В конечном счете, освоение проектных соображений для AM действительно раскроет его истинный потенциал, позволяя технологии переписать правила для разработка продукта.

Примерно так:

4 основных соображения при проектировании для 3D-печати
6 основных соображений при проектировании для 3D-печати из металла
Проектирование для FDM? Вот 10 главных вещей, на которые стоит обратить внимание:ACEO