Что такое DfAM и как он меняет производство?

Одним из самых захватывающих и многообещающих аспектов технологий аддитивного производства (АП) является их способность радикально изменить принципы проектирования для производства. По мере того, как 3D-печать развивается и переходит от строгого прототипирования к производственному процессу, многие считают, что она откроет новую парадигму дизайна, которая не привязана к ограничениям дизайна, связанным с более традиционными производственными процессами.

Если подумать, то в этом есть смысл. Сегодня наиболее широко распространенные производственные процессы основаны на методах вычитания, то есть они вырезают или удаляют слои из блока сырья. Этот подход, хотя и точный и эффективный для многих применений, имеет различные конструктивные ограничения с точки зрения полых или сложных деталей с определенными углами и выступами. Литье под давлением, хотя само по себе не является субтрактивным методом, в значительной степени основано на субтрактивных методах производства форм, а это означает, что его конструкции по-прежнему ограничены тем, на что способны субтрактивные процессы, такие как обработка с ЧПУ.

В качестве добавки подход, 3D-печать создает объекты слой за слоем, а это означает, что она способна создавать сложные внутренние геометрические формы и структуры, если они поддерживаются. Чтобы использовать эти новые возможности проектирования, была создана концепция проектирования для аддитивного производства, более известная как DfAM. По своей сути DfAM состоит из ряда методов проектирования, которые касаются производительности, технологичности и стоимости деталей для технологий AM. Хотя инструменты DfAM все еще находятся в зачаточном состоянии, они уже создают уникальные возможности с точки зрения оптимизированной конструкции деталей, облегченных конструкций и уменьшения количества материалов.

Что предлагает DfAM?

Глядя на конкретные преимущества DfAM, мы можем выделить три ключевые области, в которых инструменты проектирования, ориентированные на AM, могут быть наиболее эффективными:свобода проектирования, консолидация деталей и легкость.

• Свобода дизайна

Когда мы говорим о 3D-печати, свобода дизайна всегда находится в верхней части списка ее преимуществ. И действительно, это одна из самых важных новых вещей, которые технология привносит на стол. На базовом уровне DfAM существует уже некоторое время, позволяя производителям и производителям интегрировать различные скорости заполнения и структуры, чтобы ускорить процесс печати и сократить расход материала.

Однако настоящие преимущества DfAM сочетают в себе эти две вещи и добавляют в смесь оптимизированную производительность. Возможность проектировать или создавать детали со сложной внутренней геометрией, полыми внутренними частями и решетками меняет правила игры в обрабатывающей промышленности. Внешне DfAM также позволяет создавать детали или продукты с совершенно новыми формами, которые было бы невозможно изготовить с использованием традиционных производственных процессов.

• Объединение частей

Производители аэрокосмической и автомобильной промышленности — и это лишь некоторые из них — пожинают плоды аддитивного производства, когда речь идет о консолидации деталей. Короче говоря, производственные возможности аддитивного производства в сочетании с DfAM позволяют производителям перепроектировать сборки деталей инновационными способами, объединяя несколько компонентов в одну деталь.

Возможно, один из самых известных примеров консолидации деталей исходит от аэрокосмического стартапа Relativity Space, который использовал 3D-печать и DfAM для консолидации сборки ракетного двигателя с примерно 100 000 деталей до всего 1000. Благодаря 3D-печати и объединению деталей ракетные двигатели Relativity стали значительно дешевле и быстрее в производстве.

• Облегчение

Вследствие свободы проектирования и консолидации деталей производители находят новые способы достижения целей проектирования, таких как снижение веса деталей. По мере совершенствования программного обеспечения DfAM конструкции деталей могут даже создаваться на основе требований к производительности, а это означает, что компоненты могут иметь максимально меньший вес без ущерба для прочности или структурной целостности.

Возможность проектировать более легкие детали — будь то путем интеграции частично полых внутренних геометрий, таких как решетки, или объединения нескольких частей в одну, или создания совершенно новых структур — имеет решающее значение для создания более эффективных машин. Например, в транспортных средствах или самолетах снижение веса приводит к повышению эффективности использования топлива. Уменьшение веса материала также может привести к снижению затрат на материалы, что сделает производство более экономичным.

Состояние DfAM сегодня

Сегодня мы наблюдаем приток программных решений DfAM, охватывающих генеративный дизайн, оптимизацию топологии и другие функции интеллектуального проектирования. Разработчики программного обеспечения, такие как топология, Parameters, Autodesk, Altair и другие, предлагают инновационные инструменты, которые позволяют производителям не только оптимизировать проектирование деталей, увеличивая автоматизацию за счет возможностей генеративного проектирования и моделирования, но и использовать истинные преимущества аддитивного производства в кратчайшие сроки. этап проектирования.

На данном этапе производители только начинают использовать преимущества AM и DfAM, поскольку это новая область в промышленном секторе. К счастью, есть много экспертов по аддитивному производству и профессиональных служб, таких как RapidDirect, которые могут помочь компаниям на пути к внедрению аддитивного производства путем изучения DfAM.

Сегодня мы наблюдаем растущее число историй успеха компаний, занимающихся реинжинирингом деталей, которые изначально были изготовлены с использованием традиционных процессов с использованием DfAM и 3D-печати. В будущем программное обеспечение DfAM и аддитивное производство будут получать все более широкое распространение.