Что нужно знать о производстве деталей сложной геометрии

В мире производства «сложная геометрия» относится к деталям с трехмерным дизайном с такими особенностями, как подрезы, полые пространства или сложные внутренние структуры. Сложная геометрия может отражать более круглые и органичные структуры, что исторически делало их чрезвычайно сложными или дорогими для создания с использованием традиционных методов производства, таких как литье, фрезерование с ЧПУ или токарная обработка с ЧПУ, каждый из которых основан на прямых инструментах для удаления материала.

Обходной путь заключался в создании деталей из нескольких компонентов, которые после изготовления скреплялись друг с другом. Эти дополнительные этапы производственного процесса могут быстро увеличить себестоимость продукции, а также стоимость каждой детали при ее выходе на рынок.

Однако процессы аддитивного производства оказались гораздо более эффективными средствами для создания геометрически сложных деталей. Это связано с тем, что методы аддитивного производства создают детали, добавляя материал по одному слою за раз, что позволяет инженерам и дизайнерам производить детали со сложной геометрией — даже с открытыми внутренними пространствами — как единое целое.

Снижение затрат, времени и потерь ресурсов за счет добавления

Поскольку аддитивные процессы создают детали с нуля с использованием материалов в конститутивном состоянии, таких как жидкость или порошок, а не из блока материала, детали со сложной геометрией можно создавать с большей эффективностью, часто за одну операцию.

Таким образом, ряд рынков в настоящее время полагаются на аддитивное производство для производства геометрически сложных деталей. FAA одобрило первую напечатанную на 3D-принтере деталь для коммерческого использования в реактивных двигателях в 2015 году, и с тех пор аэрокосмическая промышленность воспользовалась преимуществами присадок для эффективного изготовления ракетных форсунок, топливных форсунок и других структурных компонентов таким образом, чтобы повысить прочность. часть, а также уменьшить ее общий вес.

Некоторые медицинские имплантаты и устройства также могут производиться более эффективно и с меньшими затратами с использованием аддитивного производства. В некоторых заменителях суставов, таких как искусственные коленные и тазобедренные суставы, используются сложные решетчатые структуры для обеспечения остеоинтеграции — конструкции, которые было бы крайне неэффективно, если вообще возможно, создать с использованием традиционных методов производства.

Устройства, требующие трубок для транспортировки воздуха или жидкостей, также могут быть изготовлены с помощью аддитивных процессов, что устраняет необходимость в избыточных трубках и клапанах за счет объединения нескольких компонентов в одну деталь. Такие процессы сокращают затраты, время и ресурсы, необходимые для производства медицинских устройств и продуктов.

Чтобы производить жизнеспособные высококачественные детали со сложной геометрией, инженеры должны оценить несколько ключевых факторов, включая метод производства, затраты на производство и оптимизацию конструкции.

Способы и стоимость производства

Традиционные методы производства являются субтрактивными, что означает, что инструменты используются для удаления материала с заготовки для придания формы детали или компонента. Таким образом, существуют определенные неотъемлемые ограничения в отношении типов создаваемых частей.

При использовании традиционных методов время, необходимое для вырезания сложных геометрических фигур из блоков материала, напрямую связано со стоимостью производства, что особенно актуально для металлических деталей, которые, как правило, имеют более длительные производственные циклы.

Преимущество аддитивных производственных процессов заключается в том, что они переворачивают представление о том, что геометрическая сложность по своей сути означает повышенную стоимость. На самом деле верно как раз обратное:поскольку 3D-печать создает детали с нуля, меньше материала теряется в виде отходов при изготовлении сложной геометрии, что приводит к меньшему времени на станке и снижению производственных затрат.

Прототипы деталей сложной геометрии

Этапы изготовления прототипов и испытаний деталей со сложной геометрией, как правило, обходятся дорого, если они выполняются традиционными методами производства. Однако аддитивное производство часто гарантирует низкую стоимость отдельного продукта с самого начала, ослабляя ограничения для производителей во время цикла проектирования.

Использование традиционных методов производства для создания прототипов требует больших затрат времени и средств на протяжении всего цикла проектирования. Аддитивное производство позволяет дизайнерам и инженерам создавать прототипы быстрее и с большей гибкостью с точки зрения конструктивных особенностей.

Разница в аддитивном производстве

Когда дело доходит до создания геометрически сложных деталей, аддитивное производство в целом более эффективно с точки зрения времени, ресурсов и затрат, чем традиционные методы. Аддитивные процессы ускоряют быстрое создание прототипов и непрерывное производство, тем самым сокращая расходы.

В Fast Radius мы стремимся помогать нашим клиентам каждый день делать новые вещи возможными. Наши команды инженеров по проектированию и разработке состоят из экспертов в данной области, которые тесно сотрудничают с клиентами на каждом этапе жизненного цикла производства, от проектирования до постпроизводства. Если вы готовы начать, свяжитесь с нами сегодня.

Готовы узнать больше об аддитивном и субтрактивном производстве? Посетите наш ресурсный центр, чтобы узнать обо всех наших предложениях услуг и материалах.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату