Основные рекомендации по производству высоковлиятельных критически важных компонентов

Критически важные детали или компоненты — это те, отказ или повреждение которых могут катастрофически повлиять на производительность их применений или поставить под угрозу безопасность конечного пользователя. Из-за этого критические детали часто подлежат строгим регуляторным стандартам, а некоторые отрасли имеют рыночно-специфические требования для обеспечения оптимальной работы устройств и приложений, а также максимизации безопасности пользователей или потребителей.

Пример критически важных деталей — наземное обслуживающее оборудование в авиапромышленности. Это детали, используемые для поддержки движения и обслуживания воздушных судов на земле. Наземное оборудование взаимодействует напрямую с критическими для полёта компонентами, что подчёркивает необходимость оборудования, соответствующего строгим механическим и безопасностным регламентам отрасли. При правильном проектировании и производстве техники могут безопасно и уверенно использовать эти детали в полевых условиях, уверенные в их внутренней надежности.

Производители критически важных деталей ожидают последовательного создания невероятно точных деталей, соответствующих отраслевым регуляциям, что часто ассоциировалось с высокими производственными затратами и длительными сроками исполнения.

Однако развития в технологии аддитивного производства начали менять подход инженеров к проектированию и производству критически важных деталей. Существует несколько факторов, входящих в создание практических, высококачественных критически важных деталей, и эта статья затронет три из них: инженерное проектирование, производственный процесс и материалы.

Рекомендации по проектированию продукта

Для оптимизации дизайна критически важных деталей и компонентов нужно учитывать несколько факторов. К ним относятся отрасль, применение и среда, в которой деталь будет использоваться; потенциальное предвидимое неправильное использование; и обучение и ожидания конечного пользователя.

Во-первых, знание отрасли и варианта использования позволяет дизайнерам продукта подготовиться к специфическим требованиям. Медицинская отрасль, например, следует строгим требованиям для использования критически важных деталей и жизнеспособных материаллов для их создания. Другие физико-химические соображения включают уровень влагостойкости и можно ли стерилизовать детали определёнными химикатами.

Ознакомившись с отраслью и тем, как продукт будет работать в предполагаемой среде, инженеры получат лучшее представление о том, как оптимизировать дизайн детали.

Это распространяется на нагрузки и давления, которые детали должны выдерживать, а также на частоту их применения. Если есть шанс, что деталь может устать, инженеры также должны учитывать жизненный цикл детали, чтобы адаптировать свои решения соответственно.

Конечные пользователи — ещё один ключевой фактор. Потребительские продукты, например, требуют более интуитивных дизайнов, чем те, что предназначены для обученного персонала. Знание конечного использования позволяет инженерам проводить оценку рисков, чтобы определить, может ли деталь использоваться не по назначению, и риски, связанные с предвидимым неправильным использованием.

Рекомендации по производственному процессу

Распространённый миф об аддитивном производстве — что оно хорошо только для прототипирования, а не для изготовления жизнеспособных серийных деталей. Однако во многих случаях аддитивные методы представляют лучший вариант для производства критически важных деталей, потому что позволяют инженерам создавать детали с большей лёгкостью и эффективностью, чем традиционные методы.

Возьмём, к примеру, медицинскую область микродинамики жидкостей, включающую взятие проб тканей и крови, дозирование фармацевтиков или дозирование малых количеств жидкости. Сектор полагается на компоненты, позволяющие такие перекачки жидкостей — которые в общем не могут быть созданы конвенциональными режимами производства.

Эти продукты часто делаются аддитивным производством, потому что альтернатива — сложный и дорогой процесс инструментов, использующий литьё под давлением и микролитьё. Оба могут занять недели или месяцы, чтобы достичь того, что аддитивное производство делает за день.

Аддитивное производство в таких случаях ускоряет циклы тестирования и кардинально сокращает время выхода на рынок. Пока стоимость инструментов для литья под давлением может легко достигать ста тысяч долларов, аддитивные методы обещают более низкую цену — менее $100 за единицу.

Многие применения критически важных компонентов требуют работы с малыми объёмами и точными особенностями. При попытке создать эти детали из пластика традиционными способами инженеры должны обрабатывать их с экстремальной точностью или создавать формы для впрыска пластика, оба варианта увеличивают производственные затраты и удлиняют сроки.

Аддитивные методы, с другой стороны, позволяют производителям делать критически важные детали без форм, поэтому им не нужно учитывать, как инструментарий влияет на минимальный размер особенностей или проводить анализ течения формы.

Рекомендации по материалам

Определение идеальных свойств критически важных деталей — ключ к определению наиболее подходящих материалов для данного применения. Детали, которым нужно выдерживать высокие температуры, вероятно, потребуют других материалов, чем те, что требуют гибкости или ударной прочности. Описывая конкретные напряжения, нагрузки или внешний вид, ожидаемые от детали, инженеры могут быстро идентифицировать материал или семейство материалов, которые приводят к оптимальной детали для применения.

Аддитивное производство играет роль и здесь. Пока большинство процессов 3D-печати традиционно требовали жёстких пластиков, Carbon Digital Light Synthesis™ позволяет инженерам использовать более мягкие материалы, такие как эластомерный полиуретан или силикон, которые можно использовать для применений, требующих физически податливых деталей, обеспечивающих демпфирование, поглощение ударов или уплотняющие характеристики.

Разработка критически важных деталей через аддитивное производство

В конечном счёте, критически важные детали и компоненты должны соответствовать двум ключевым требованиям: они должны выполняться согласно требованиям своих предполагаемых применений, и если они деградируют или отказывают со временем, они должны делать это без причинения вреда пользователю.

Fast Radius работает на передовой инженерии для производства критически важных компонентов, имеющих прямое влияние на безопасность потребителей. Наши клиенты знают и доверяют, что когда они работают с нами, мы предоставляем решения для поддержания их бизнеса на скорости, которую требует экономика — гарантируя детали непревзойдённого качества, соответствующие важнейшим регламентам.

Наша команда разработки также доступна для консультаций по дизайн-процессам — и может даже применять инновационные производственные методы к наследическим продуктам. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать ваш следующий производственный запуск.