Чего ожидать от аддитивного производства: полное руководство

Хотя 3D-печать из CAD-файла для нефункционального прототипа — относительно простой производственный процесс, начало совершенно нового проекта разработки продукта — от концепции до производства — может быть более сложным, особенно если вы используете незнакомую аддитивную производственную технологию.

Понимание процесса 3D-печати

Процесс 3D-печати отличается от традиционных производственных процессов тем, что он включает прогрессивное добавление материала к детали. В отличие от этого, ЧПУ-обработка — вычитающий процесс, так как детали формируются удалением материала из заготовки режущим инструментом, а литье под давлением включает впрыск количества расплавленного термопласта в предварительно сформированную формочную камеру.

3D-технология представляет множество новых процедурных вызовов. Объем сборки 3D-принтеров, например, может требовать разделения деталей на несколько сборок для пост-обработки, в то время как тепло, генерируемое при выдавливании материала, может вызвать деформацию некоторых деталей. Аналогично, некоторые 3D-печатные технологии включают производственные соображения: моделирование методом слоевого наплавления (FDM), например, оставляет слойные линии на деталях, которые могут влиять на внешний вид, а процесс HP Multi Jet Fusion (MJF) включает охлаждение и очистку после печати.

С этими факторами в уме, вы можете сделать ваш аддитивный производственный (AM) проект более гладким и эффективным, зная, чего ожидать, когда вы начинаете производство. В этом конце, мы собрали пошаговое руководство по аддитивному производственному процессу, включая сравнение подходов к аддитивному продуктовому дизайну и диаграмму рабочего процесса, подчеркивающую решения, вовлеченные в каждом.

Три подхода к аддитивному производственному процессу

Хотя конкретные процедурные детали для деталей и продуктов варьируются, есть три общие категории, в которые падают аддитивные производственные проекты:

• Подход А: Быстрое производство и прототипирование

Пример: У вас есть одобренный CAD-файл для прототипа или детали уже существует — и вам нужно получить деталь за 30 часов.

• Подход Б: Модификация существующего дизайна для оптимизации под AM

Пример: Вы сейчас производите эту деталь литьем под давлением, но думаете, что могли бы упростить свою цепочку поставок и устранить затраты на хранение, используя аддитивное производство для производства по запросу.

• Подход В: Дизайн новой детали или продукта с нуля для производства с аддитивной технологией

Пример: У вас есть концепция новой детали, которую вы хотите произвести с AM по одной из двух причин: Невозможно произвести деталь унаследованными производственными методами. Экономика AM благоприятна для низко-среднеобъемного производства.

Какой подход аддитивного производства правильный для меня?

Дизайн новой детали с нуля для аддитивного производства предлагает наибольшую возможность максимизировать как производительность, так и стоимостные выгоды. Хотя это может занять больше времени, начало с «чистого листа» — способ полностью оптимизировать деталь, используя принципы дизайна для аддитивного производства (DFAM).

Большинство проектов, которые мы обрабатываем в Fast Radius, попадают во вторую категорию: модификация существующего дизайна для оптимизации под AM. В этом сценарии компания имеет деталь, которую они уже производят традиционными производственными методами и ищут переход на аддитивное производство.

И во втором, и в третьем подходах исходный файл будет верифицирован для полноценного производства согласно вашим требованиям — что может потребовать комплексный процесс одобрения производственной детали (PPAP). После этого последующие заказы становятся простым, быстрым производственным процессом. Одним из значительных преимуществ использования провайдера AM вроде Fast Radius является то, что мы можем ускорить производственный цикл и доставлять ваши детали иногда уже на следующий день.

Процесс аддитивного производства: шаги и решения

Три подхода, обозначенные выше, охватывают разные процессы разработки продукта. Мы обозначили ключевые шаги и точки решений в этих процессах в диаграмме рабочего процесса ниже. Помните: в какой категории бы ни попадал ваш предложенный проект, вам понадобится комплексная поддержка от вашего провайдера AM, чтобы обеспечить, что ваши детали произведены и доставлены с уровнем качества, надежности и производительности, которые вы требуете.

Процесс модификации существующей детали для аддитивного производства

Шаг 1: Идентифицируйте детали с сильным бизнес-кейсом для AM производства

Если вы хотите квалифицировать существующую деталь для производственного аддитивного производства, ваш первый шаг должен быть обеспечить, что есть сильный бизнес-кейс для этого.

Хорошая идея — найти компанию, как Fast Radius, которая может работать с вами для идентификации деталей, подходящих для аддитивного производственного процесса с бизнес-перспективы. Детали запасных частей с высокой оборачиваемостью — хорошие кандидаты здесь: пока оригинальная деталь может быть сделана литьем под давлением, возможно сделать запасные части к тем же стандартам производительности с аддитивными технологиями. И, потому что аддитивное позволяет заказывать в количествах отдельных деталей, вы также можете устранить затраты на хранение и внедрить программы инвентаря «никогда не выходит из запаса».

Шаг 2: Спроектируйте вашу деталь

Когда запасные части модифицируются для AM производства, геометрия готовой детали должна быть сделой для бесшовного вписывания в существующую сборку.

В этих случаях настоящая дизайнерская работа не в значительных изменениях формы детали, а в выполнении незначительных дизайнерских модификаций для оптимизации под аддитивное производство — и обеспечении, что готовая деталь соответствует критическим требуемым размерам. На протяжении итераций дизайна, если деталь выходит за допуск даже по одному критическому измерению (т.е. линейный размер защелки или зазора), вам нужно перепроектировать или переориентировать деталь для получения стабильного размера. По сути, это означает начало с существующего дизайна и выполнение необходимого реверс-инжиниринга для квалификации его для аддитивного производства.

Шаг 3: Выбор материала и процесса

Перед производством вам нужно будет идентифицировать материалы, приемлемые для вашего применения — и затем сравнить AM-технологии, способные производить детали с этими материалами.

Начните с требований к производительности, которые нужны вашей детали (модуль, предел прочности на растяжение, предел прочности на сжатие и т.д.) и затем рассмотрите среду, в которой ваша деталь будет использоваться (воздействие элементов, внутри компрессора и т.д.). Используйте эти факторы для генерации списка подходящих материалов и затем сравните преимущества и вызовы ваших доступных AM-технологий.

Когда несколько процессов и материалов приемлемы для применения, ваш производственный партнер может напечатать образцы деталей, сделанные с каждой из этих технологий, и позволить вам определить, какую вы предпочитаете для полноценного производства.

Шаг 4: Итеративное производственный дизайн и тестирование

После того как вы выбрали список приемлемых материалов и процессов, производственный инженерный процесс может начаться.

Важно, чтобы вы и поняли, и зафиксировали переменные 3D-печатного процесса, когда вы достигнете уровня размерной точности, производительности и внешнего вида, которые вам нужны для полноценного производства. Это может занять несколько итераций для достижения желаемого выхода, однако, как только у вас есть деталь, соответствующая вашим требованиям, верифицированная любым необходимым осмотром или тестированием, вся производственная информация будет скомпилирована в цифровой пакет, содержащий все необходимое для изготовления ваших деталей; в Fast Radius мы называем это пакетом сборки. Пакет сборки содержит всю необходимую информацию о параметрах печати, пост-обработке и упаковке, которые вам понадобятся для обеспечения того, что ваша деталь производится и доставляется именно так, как ожидается. Эта информация будет касаться факторов, включая:

• Дизайн поддерживающих структур
• Инструменты удаления поддерживающих структур
• Параметры финишной обработки поверхности
• Время отверждения
• Инструкции по оправкам и приспособлениям

Все эти детали представляют способ спроектировать отказ из аддитивного производственного процесса. Пакет сборки по сути настраивает параметры, необходимые для того, чтобы кто угодно из компании вроде Fast Radius мог напечатать деталь надежно, где угодно в мире.

Шаг 5: Производство по запросу и глобальное выполнение

После того как ваша деталь была одобрена, она будет готова к производству по запросу и глобальной доставке.

Производство по запросу — ключевое преимущество AM производства. По сути, это позволяет вам хранить ваши детали цифровым способом до тех пор, пока спрос не потребует производства, устраняя необходимость физически хранить большой инвентарь запасных частей для продажи и распределения во времени. В Fast Radius мы максимизировали этот эффект эффективности и храним как ваши файлы деталей, так и их связанные виртуальные пакеты инструментов в нашем Виртуальном Складе.

Проектирование и производство конечных деталей для аддитивного производства итеративно. Если в любой момент деталь не соответствует ожиданиям клиента — в производительности, размерной точности или внешнем виде — процесс разработки продукта может быть остановлен, чтобы инженеры могли идентифицировать точку отказа и найти способ спроектировать его устранением.

Начните процесс сегодня

Где бы вы ни были в аддитивном производственном дизайнерском процессе, Fast Radius может предоставить комплексную поддержку и экспертизу аддитивного дизайна, которые вам нужны, чтобы довести вашу идею до финишной линии. Обратитесь к нашей команде сегодня, чтобы начать.

Готовы сделать ваши детали с Fast Radius?

Начните расчет стоимости