Бросьте чрезмерную инженерию:преобразование металлических деталей в пластиковые

Инженеры часто полагаются на металлы для создания надежных изделий, потому что они прочны, обычно устойчивы к коррозии, термически стабильны и достаточно хорошо известны инженерному сообществу. Учитывая достижения в области высокотехнологичных термопластов и реактопластов, производственных технологий и инструментов цифрового дизайна, пластмассы обладают большими возможностями, чем вы можете себе представить. Возможно, вы слишком усложняете конструкцию своей детали, делая ее из металла и упуская из виду многие полезные свойства пластика.

На что следует обратить внимание

Чтобы решить, подходит ли ваша деталь для преобразования из металла, важно понимать требования к производительности вашего продукта. Каковы условия эксплуатации? Каковы случаи загрузки? Насколько приемлема ползучесть/усталость? Каковы спецификации, касающиеся химической и УФ-стойкости? Ваша деталь может иметь не подлежащие обсуждению требования, которые делают ее непригодной для переделки, но широкий спектр свойств материалов и разновидностей пластика на рынке делает поиск подходящей альтернативы проще, чем когда-либо прежде.

Достаточно сильный

Хотя пластмассы не обладают такой прочностью, как металл, некоторые пластмассы достаточно прочны для многих применений. Например, Cyanate Ester, запатентованный полимер, изготовленный по технологии Digital Light Synthesis (DLS) компании Carbon®, обладает высокой теплостойкостью, прочностью и жесткостью. В частности, жесткость сравнима со стеклонаполненным нейлоном, и он использовался для замены некоторых устаревших металлических компонентов, где стоимость или вес являются более важными соображениями. Вдумчивый редизайн с использованием сложных конструктивных элементов, таких как ребра и косынки, может позволить вам преобразовать вашу деталь из металла в пластик и при этом соответствовать вашим функциональным требованиям.

В некоторых случаях пластиковые детали могут работать даже лучше, чем металлические. Металлические детали со сложной геометрией иногда требуют вторичных процессов, таких как сварка отдельных компонентов для достижения окончательной геометрии. Сварные швы создают точки потенциальной слабости и коррозии, в то время как пластиковый компонент может быть изготовлен как единое целое без этих дефектов, как показано на рисунке ниже.

Повышение производительности

Современные пластмассы также предлагают широкий спектр функциональных преимуществ. Например, шестерни являются хорошими кандидатами на переделку, потому что правильный пластик может не требовать внешней смазки, что часто требуется для металла. Кроме того, в высококоррозионной среде пластиковая деталь может иметь более длительный срок службы и в конечном итоге превзойти по своим характеристикам металлическую деталь.

Другие функциональные преимущества пластика включают улучшенную герметизацию, защиту от вибрации, звукопоглощение, электрическое и тепловое сопротивление. Методы производства пластика также обеспечивают более высокие допуски, чем компоненты из листового металла или литья. И наконец, методы производства пластика дают вам больше контроля над эстетикой вашего продукта, позволяя настраивать цвета, добавлять собственные логотипы или применять текстуры.

Экономия денег и времени

Есть много возможностей для экономии средств за счет перепроектирования металлических деталей. Очевидным примером является аэрокосмическая промышленность, где массовое сокращение простых унций переводится в значащие доллары. Другие области, в которых вы можете сэкономить, включают:

• Экономия материалов и времени за счет устранения необходимости в дополнительном покрытии или покраске многих металлических деталей.
• Экономия средств за счет повышения эффективности использования материалов в процессах, близких к чистой форме
• Сокращение затрат времени и труда за счет консолидации сборки, ставшей возможной благодаря литью и 3D-печати.

Вот пример реальной экономии средств благодаря нашему бизнесу. Воздуховоды — отличные кандидаты для консолидации деталей, поскольку геометрия и воздушный поток могут быть оптимизированы с помощью добавок. Fast Radius производит охлаждающий канал для принтеров серии HP 500/300 с использованием HP MJF. Объединив восемь деталей (в основном металлических) в одну, HP смогла упростить свою цепочку поставок и снизить стоимость компонентов на 30 %.

Литье или печать?

Многие факторы влияют на решение о том, какой процесс производства пластика использовать. Следующие факторы дают представление о том, когда следует рассматривать аддитивное производство вместо традиционных методов литья.

• Время выполнения – Хотя подготовка инструментов для литья может занять месяцы, аддитивное производство сокращает время выполнения заказа до нескольких дней или недель, что может ускорить запуск вашего продукта.
• Точка безубыточности – Многие процессы формования требуют больших объемов, чтобы иметь финансовый смысл из-за высоких затрат на инструменты и настройку. При меньших объемах аддитивное производство обеспечивает значительную экономию средств.
• Свобода дизайна – Аддитивное производство делает возможными ранее невозможные конструкции, открывая большую ценность. Добавление сложных структурных элементов, таких как решетки, органическая геометрия и настройка деталей.

Сделать лучше

То, что что-то работает, не означает, что вы не должны пытаться заставить это работать лучше. Преобразование металлических деталей или сборок в пластмассу может стать отличным способом повышения эффективности и экономии средств при составлении спецификации. Здесь, в Fast Radius, мы помогли бесчисленному количеству компаний улучшить дизайн и производительность продуктов, перейдя от металла к пластику. Например, мы переоборудовали традиционный теплообменник на эфир цианата и получили двукратное улучшение теплопередачи. Мы также помогли компании Bastian Solutions создать более легкую руку для ее робота-манипулятора, изготовив единую деталь с добавлением PA 12 вместо сборки, состоящей в основном из металла.

Итак, в следующий раз, когда вы будете проектировать металлическую деталь, мы призываем вас остановиться и спросить себя:можно ли сделать эту деталь лучше с помощью пластика?

Вы хотите перестать чрезмерно проектировать свои металлические детали? Обратитесь к экспертам Fast Radius, которые помогут вам идентифицировать детали, изменить их конструкцию и повысить эффективность производства.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату