Ключевые принципы дизайна для оптимизации металлических 3D-печатных деталей

Металлическая 3D-печать переформирует производство, с продажами металлических аддитивных систем, выросшими на 80% с 2017 года. Технология дает дизайнерам беспрецедентную свободу создавать органические формы и легкие структуры, невозможные конвенциональными методами.

Чтобы полностью использовать эту способность, вы должны принять новый дизайнерский уклад. Традиционные правила больше не применяются; вместо этого набор лучших практик необходим для создания надежных, высококачественных металлических деталей.

Ниже — шесть критических дизайнерских соображений, которые помогут вам извлечь максимум из ваших металлических 3D-печаток.

1. Толщина стенок

Толщина стенок — базовый параметр. Минимум 0,4 мм рекомендуется для избежания хрупких печатей или накопления внутренних напряжений, ведущих к трещинам. Точный оптимум зависит от выбранного материала и настроек принтера. Если вам нужны более толстые стенки, рассмотрите решетчатую или сотовую заполнителя для экономии материала и сокращения времени сборки.

2. Поддерживающие структуры

Поддержки почти всегда требуются в металлической 3D-печати. Они закрепляют деталь на строительной пластине и рассеивают тепло, предотвращая остаточные напряжения. Для внутренних особенностей, таких как горизонтальные отверстия, наклонные поддержки минимизируют площадь контакта и упрощают постобработку. Проектируйте поддержки сужающимися и трубчатыми для легкого удаления.

3. Нависающие элементы и самонесущиеся углы

Нависающие элементы длиннее 0,5 мм или под углом ниже 45° обычно нуждаются в поддержках для предотвращения коллапса. Фаски или скосы могут устранить проблематичные нависающие элементы, а позиционирование особенностей на верхней стороне сборки улучшает шероховатость поверхности.

4. Ориентация детали

Экспериментирование с ориентацией — лучший способ сократить поддержки. Для полых труб вертикальное или наклонное размещение экономит пространство и материал. Помните, что низами вниз обращенные поверхности (down-skins) имеют более грубую отделку; ориентируйте критические детали вверх.

5. Каналы и отверстия

Металлическое AM превосходно создает каналы и отверстия. Минимальный печатаемый диаметр для порошково-слейных процессов — 0,4 мм. Отверстия или трубы свыше 10 мм обычно требуют поддержки. Идеально круглые горизонтальные отверстия сложны; перепроектируйте их в виде капли или ромба. Не забывайте побеговые отверстия для удаления порошка — 2–5 мм идеально.

6. Топологическая оптимизация и генеративный дизайн

Топологическая оптимизация и генеративный дизайн используют свободу аддитивного производства для производства легких, прочных деталей. Используйте математические модели для эффективного распределения материала, и исследуйте природо-вдохновленные паттерны для исследования каждого жизнеспособного решения.

Смена дизайнерской парадигмы

Проектирование для металлической 3D-печати требует глубокого знания сильных и слабых сторон технологии. Интеграция этих руководящих принципов на ранней стадии процесса проектирования максимизирует успех, снижает затраты и отходы.

Для большего о металлической 3D-печати, ознакомьтесь с нашим полным руководством по металлической 3D-печати и введением в DMLS.