Освоение производства сложной геометрии: ключевые сведения и лучшие практики

В мире производства «сложные геометрии» относятся к деталям с трехмерными дизайнами с такими элементами, как подрезы, полые пространства или сложные внутренние структуры. Сложные геометрии могут отражать более округлые, органические структуры, что исторически делало их крайне трудными или дорогими для создания с использованием традиционных производственных методов вроде литья, ЧПУ-фрезеровки или ЧПУ-токарной обработки, все они полагаются на прямые инструменты для удаления материала.

Обходным путем было создание деталей с множественными компонентами, которые после производства крепятся вместе. Эти дополнительные этапы производственного процесса могут быстро увеличить стоимость производства, а также стоимость детали при выходе на рынок.

Однако аддитивные производственные процессы оказываются гораздо более эффективными средствами для создания геометрически сложных деталей. Это потому, что аддитивные методы создают детали путем добавления материала слой за слоем, позволяя инженерам и дизайнерам производить детали со сложными геометриями — даже теми, что имеют открытые внутренние пространства — как единое целое.

Снижение потерь затрат, времени и ресурсов через аддитив

Поскольку аддитивные процессы создают детали с нуля, используя материалы в конститутивном состоянии, как жидкость или порошок — а не из блока материала — детали со сложными геометриями могут быть созданы с повышенной эффективностью, часто в одной операции.

Таким образом, ряд рынков теперь полагаются на аддитивное производство для производства геометрически сложных деталей. FAA одобрил первую 3D-печатаемую деталь для коммерческого использования в реактивных двигателях в 2015 году, и с тех пор авиакосмическая отрасль воспользовалась способностью аддитива эффективно производить ракетные инжекторы, топливные форсунки и другие структурные компоненты способами, увеличивающими прочность детали и снижающими ее общий вес.

Определенные медицинские импланты и устройства также могут производиться более эффективно и экономично с использованием аддитивного производства. Некоторые суставные замены, такие как искусственные колени и бедра, используют сложные решетчатые структуры для стимуляции остеоинтеграции — дизайны, которые были бы высоко неэффективны, если не невозможны для создания традиционными методами.

Устройства, требующие трубок для транспорта воздуха или жидкостей, также могут производиться через аддитивные процессы, устраняя необходимость в лишних трубках и клапанах путем объединения множественных компонентов в единую деталь. Такие процессы сокращают затраты, время и ресурсы, необходимые для производства медицинских устройств и продуктов.

Для производства жизнеспособных, высококачественных деталей со сложными геометриями инженеры должны оценить несколько ключевых факторов, включая производственный метод, затраты на производство и оптимизацию дизайна.

Методы и затраты производства

Традиционные методы производства вычитательные, то есть инструменты используются для удаления материала из заготовки для формирования детали или компонента. Как таковые, существуют определенные врожденные ограничения в терминах типов деталей, которые могут быть созданы.

Используя традиционные методы, время, необходимое для вырезания сложных геометрий из блоков материала, прямо связано с затратами на производство, что особенно верно для металлических деталей, которые склонны иметь более длинные производственные циклы.

Преимущество аддитивных производственных процессов в том, что они перевертывают представление о том, что геометрическая сложность неотвражимо означает увеличение затрат. На самом деле, верно прямо противоположное: поскольку 3D-печать создает детали с нуля, меньше материала теряется как отходы при производстве сложной геометрии, что переводится в меньше времени в станке и более низкие производственные затраты.

Прототипирование деталей со сложными геометриями

Этапы прототипирования и тестирования производства для деталей со сложными геометриями склонны быть затратными при выполнении через традиционные производственные методы. Однако аддитивное производство часто гарантирует низкую индивидуальную стоимость продукта с самого начала, ослабляя ограничения на производителей в цикле дизайна.

Использование традиционных производственных методов для прототипирования требует интенсивных временных и затратных обязательств на всем цикле дизайна. Аддитивное производство позволяет дизайнерам и инженерам прототипировать быстрее и с большей гибкостью в терминах дизайнерских особенностей.

Разница аддитивного производства

Когда речь идет о создании геометрически сложных деталей, аддитивное производство во всех отношениях более эффективно по времени, ресурсам и затратам, чем традиционные методы. Аддитивные процессы ускоряют быстрое прототипирование и сквозное производство, тем самым сокращая затраты.

В Fast Radius мы преданы помощи нашим клиентам в создании нового возможного каждый день. Наши команды дизайна и разработки инженерии состоят из экспертов предметных областей, которые тесно работают с клиентами на каждом этапе производственного жизненного цикла, от дизайна до пост-производства. Если вы готовы начать, свяжитесь с нами сегодня.

Хотите узнать больше об аддитивном и вычитательном производстве? Посмотрите наш ресурсный центр, чтобы прочитать обо всех наших сервисных предложениях и материалах.

Готовы приступить к производству деталей с Fast Radius?

Начните расчет стоимости