Дизайн для аддитивного производства (DfAM) Стратегии трехмерной печати

Дизайн для аддитивного производства и дизайн для традиционного производства

Традиционно при проектировании детали для фрезерования с ЧПУ необходимо учитывать марку и модель вашей фрезы, возможности и рабочий объем. Все эти соображения обусловлены машинным управлением, в то время как функции с высокими допусками, смена инструмента и настройки - все это частично.

Помимо соображений, касающихся машинного или частичного привода, существуют такие детали, как скорость шпинделя, материалы и тип инструмента, которые дополнительно влияют на производственный процесс при фрезеровании с ЧПУ. Если у вас сложная деталь, ее легче изготовить на более сложной машине, но эти машины более дорогие.

Проектирование фрезерования с ЧПУ требует заблаговременного рассмотрения каждой операции, необходимой для производства детали, а также соответствующего инструмента, необходимого для выполнения этой операции.

Дизайн для 3D-печати имеет некоторые сходства с традиционным производством. Некоторые аспекты дизайна 3D-печати зависят от процесса, а некоторые от принтера. Поскольку 3D-печать представляет собой аддитивный процесс, а не вычитающий, поперечные сечения деталей выдавливаются друг на друга, слой за слоем, для построения вашей модели. Количество операций и требуемых инструментов сокращено до одной или двух, что устраняет такие эксплуатационные соображения, как смена инструмента, зазор инструмента, настройки и нестандартная фиксация рабочего инструмента, которые обычно требуются перед запуском задания ЧПУ.

Например, деталь, изготовленная с помощью фрезерования с ЧПУ, состоящего из пяти отдельных операций, с использованием трех разных режущих инструментов, двух настроек и набора нестандартных мягких губок, может быть изготовлена ​​на 3D-принтере за одну операцию, используя один инструмент, и нет дополнительная настройка. Такое же упрощение применяется и к деталям, требующим 20 операций, восьми инструментов и четырех настроек. Это открывает широкий спектр возможностей для дизайна, но также имеет свои ограничения, которые следует учитывать в вашем дизайне.

Один из аддитивное производство Самым большим преимуществом является то, что сложную часть так же просто настроить, как и базовую.

В качестве примера возьмем две разные конструкции деталей:конструкция № 1 представляет собой простую деталь с вертикальным отверстием, а конструкция № 2 имеет угловое отверстие, которое не так просто изготовить.

Дизайн № 1 потребовал бы простой настройки механической обработки, если бы вы выполняли фрезерование. Для проекта № 2 потребуется либо более сложная машина, либо более сложная установка крепежа. Два совершенно разных подхода к обработке с небольшими различиями в конструкции.

С 3D-печатью вам не нужны два разных подхода. Вы можете отправить обе части в программное обеспечение для 3D-печати и распечатать. Принтер выполнит всю настройку за вас, поэтому для настройки сложной геометрической детали требуется столько же времени и усилий, как и для простой.

Выделение геометрически сложных объектов в DfAM

Одним из недостатков процесса печати на основе пластика является то, что детали являются анизотропными, поэтому прочность материала будет различной в плоскостях, параллельных печатной платформе, и вдоль оси, перпендикулярной ему. Думайте об этом как о стопке стикеров. Поверхности его сложно сломать, но легко разорвать в швах между незаметными кусочками материала.

Итак, при проектировании для аддитивного производства важно учитывать не только пригодность детали для печати, но и ее производительность и соответствие вашим функциональным требованиям.

Мы можем резюмировать это на примере простой формы тетраэдра. Первая итерация - это базовая блочная форма. Это работает, но в основном это похоже на блочную модель САПР. Легко добраться до этого этапа, назвать его хорошим и нажать на печать. Это будет девятичасовая печать и будет стоить 12,63 доллара США.

Если мы планируем пройти через несколько копий или изменений этой модели, мы можем внести некоторые улучшения, чтобы сэкономить время и деньги. Мы можем сократить время печати, вырезав много материала в центре, но сохранив структурную целостность детали с ребрами вместо цельного блока.

Печать этой версии детали займет шесть часов и стоит 6,12 доллара США, но с точки зрения конструкции эта деталь является анизотропной. Когда мы прикладываем нагрузку к детали, она может сдвигаться по линиям слоя. Итак, нам нужно переосмыслить требования этой части.

Мы заботимся о прочности, поскольку она может выдержать большую нагрузку, и мы также заботимся об углах, необходимых для того, чтобы сделать его правильным тетраэдром. Эти углы представляют собой сложные геометрические формы, которые должны быть точными, и деталь не может сломаться на этих балках. Если мы хотим быстро повторить эту версию детали и изменить аспекты дизайна, мы должны делать это циклами по шесть часов или более. Вот где мы действительно можем использовать 3D-печать в наших интересах.

С помощью 3D-печати вы можете изолировать критически важные сложные компоненты, которыми в данном случае являются углы. Мы обошли анизотропные элементы детали с помощью дюбелей, сохранив при этом общую геометрию. Если что-то нужно изменить в детали, каждый угловой блок представляет собой получасовое задание на печать и стоит 0,50 доллара США, поэтому вы можете намного быстрее выполнять итерацию по каждому стыку, если вам нужно, и если вы хотите изменить размер все, что вам нужно сделать, это поменять установочные штифты, не перепечатывая углы.

Здесь 3D-печать идеально подходит для этого дизайна, потому что мы изолировали геометрически сложные элементы. Это ключ к проектированию для аддитивного производства. Определите, какие аспекты дизайна могут поддаваться поэтапному процессу. Это влияет на затраты и время печати, улучшает рабочий процесс и функциональность деталей, а также упрощает итерацию и изменение.