Hogyan tervezzünk adalékanyag-gyártáshoz: a szakértők tanácsot adnak!

mint tudják, a megmunkáló darabot nem ugyanúgy tervezték, mint a 3D nyomtatott darabot: minden gyártási folyamat egy tervezési technikához kapcsolódik. Az additív gyártásban nagyon specifikus tervezési szabályok és eszközök állnak rendelkezésre, amelyek lehetővé teszik az optimalizált kialakítás létrehozását, amely készen áll a 3D nyomtatásra. Ezeket a módszereket általában az additív gyártás tervezése (DfAM) kifejezés alatt csoportosítják – úgy fejlesztették ki, hogy a lehető legnagyobb mértékben optimalizálják az alkatrész funkcionális teljesítményét, de a költségeket, a megbízhatóságot és más termék életciklus-szempontokat is. Ma számos technikát alkalmaznak, például generatív tervezést, topológia optimalizálást vagy rácsszerkezetek létrehozását. Hogyan válasszuk ki a megfelelő tervezési módszert a 3D nyomtatott alkatrészek teljes tervezési folyamatának optimalizálásához? Három adalékanyag-gyártó szakértőt kértünk véleményükre az ügyben!

a DfAM-mal kapcsolatos kérdések megválaszolása érdekében néhány kérdést tettünk fel Ravi Kunjunak, az Altair stratégiai és üzletfejlesztési igazgatójának; Daniel Pyzak, a Dassault Systemcompetency Center EMEA CATIA kompetencia Központjának igazgatója; és végül, de nem utolsósorban Peter Rogers, az APAC additív gyártással foglalkozó Termékspecialistája az Autodesk-nél.

Ravi Kunju
Daniel Pyzak
Peter Rogers

mi határozza meg, hogy melyik DfAM technikát használják?

bizonyos körülmények között a DfAM az AM technológiák által biztosított hatalmas tervezési szabadság és egyedi képességek miatt jött létre, szemben a hagyományos módszerekkel, mint például a CNC megmunkálás, ahol egyes terveket egyszerűen lehetetlen gyártani. Peter Rogers kifejti ezt a pontot: “az adalékanyag esetében a kérdés:” Meg tudjuk csinálni? gyakran igennel válaszolnak. Bár megvalósítható, hogy tegyen valamit, ez nem jelenti azt, hogy meg kell tenni, hogy így. A gyártási és gyártási csapatok az AM körüli legjobb gyakorlatok megértését építik ki.”

először is fontos megjegyezni, hogy a választott tervezési technika(ek) az alkalmazott technológiától függenek. Ravi Kunju világosan fogalmaz: “a folyamat az, ami meghatározza, hogy egy alkatrész hogyan készül el és hogyan készül el.”Ha FDM 3D nyomtatóval rendelkezik, akkor nem hozza létre a részét ugyanúgy, mintha fém vagy SLS 3D nyomtató lenne. Magától a technológiától kezdve elkerülhet bizonyos hibákat, és ez lehetővé teszi a felületminőség jobb optimalizálását, az alkatrész mechanikai tulajdonságainak maximalizálását és a tisztítás megkönnyítését, ami viszont időt, anyagot és pénzt takarít meg. Daniel Pyzak a Dassault-tól hozzáteszi: “a tervezési szakaszban sok szabályt kell betartani a 3D nyomtatás megfelelő kialakítása érdekében: ezek a szabályok erősen függenek a géptől (kapacitásméret, technológia típusa, anyag stb.) “

Vegyük például a fém 3D nyomtatást, pontosabban a lézeres Porágyfúziós technológiát. Ravi Kunju elmagyarázza: “például egy szelektív lézeres olvasztási folyamat során a fém nyomtatásához tartószerkezetre van szükség 45 fok alatti felületek nyomtatásakor. Ellenkező esetben a lefelé néző felület minősége nagyon rossz lehet. A tartószerkezeteket drága kinyomtatni és eltávolítani, figyelembe véve, hogy azokat le kell vonni az utolsó részből. A legjobb megközelítés olyan tervek létrehozása, amelyek minimális tartószerkezettel rendelkeznek. Hozzá kell adni egy korlátozást annak biztosítására, hogy a létrehozott szerkezet felülete jóval meghaladja a vízszinteshez képest 45 fokos szöget.”A támaszok számának minimalizálása ezért fontos lépés a DfAM – ban, amely pont alkalmazható más 3D nyomtatási technológiákra is.

 additív gyártás tervezése

Peter Rogers elmagyarázza, hogy egy izgalmas új technológia összehasonlíthatja az eredményeket, ha 3D nyomtatást, 2,5, 3, 5 tengelyes megmunkálást és más gyártási módszereket alkalmaz annak meghatározására, hogy mely alkatrészek alkalmasak az AM | Credits számára: Autodesk

melyek az additív gyártási technikák tervezése?

annak megértése, hogy egy alkatrészt hogyan fognak használni és mi a célja, kulcsfontosságú az alkalmazandó tervezési technika(ek) kiválasztásakor – más szóval, a DfAM nagyszerű módja a funkcionalitás hozzáadásának. Peter Rogers részletesebben kifejti: “például nagy hangsúlyt fektetünk a generatív tervezésre és a topológia optimalizálására a repülés és a repülés szempontjából kritikus alkatrészek számára, ami részben abból a követelményből fakad, hogy könnyű repedésvizsgálatokat kell végezni. Rácsokkal a belső szakaszokat nem lehet könnyen ellenőrizni, ami azt jelentené, hogy a folyamatban lévő hátrányok meghaladják az előnyöket. Az orvostechnikai eszközökben azonban az alakzat viszonylag be van állítva, és a rácsok funkcionálisabbak az osseointegrációhoz, így a legtöbb DfAM rácsozással történik.”

valószínűleg hallottál már a topológia optimalizálásáról és a generatív tervezésről. Valójában mindkét technika gyakran társul. Daniel Pyzak elmagyarázza:” ezek a könnyűszerkezetes mérnöki tervezési technológiák, amelyek több gyártási folyamatot szolgálnak fel: marás, öntés és additív gyártás.”Röviden, a generatív tervezés végső célja egy olyan kialakítás elérése, amely jobban, gyorsabban és könnyebbé teszi a teljesítménykövetelményeket, számítási módszerek és erőforrások felhasználásával. A topológia optimalizálása nem más, mint egy bevált generatív tervezési módszer, amely az anyageloszlás optimalizálására összpontosít hang numerikus módszerekkel. A topológia optimalizálásából származó optimalizált alakzatokat gyakran lehetetlen előállítani a hagyományos folyamatok felhasználásával.

Ravi Kunju azonban hozzáteszi, hogy drága, időigényes és még nem optimális is lehet a tervek módosítása és az egyes változatok végtelen feltárása. “Ha túl sok korlátozás van, akkor soha nem lehet optimális megoldást találni. Számos numerikus technika és módszer áll rendelkezésre a tervek meghajtására, mint például a DOE (kísérletek tervezése), sztochasztikus módszerek, genetikai algoritmusok, neurális hálózatok stb., amelyek mindegyike erősségeit és gyengeségeit, és lehet besorolni design study and synthesis (DSS).”

az Altair szoftvermegoldásainak köszönhetően az AP Works (az Airbus leányvállalata) 3D nyomtatott keretet tervezett motorkerékpárjához. A topológia optimalizálásával képesek voltak csökkenteni az alkatrész végső súlyát 30% | kredit: Altair

végül szakértőink a rácsszerkezetek koncepciójára összpontosítottak, amely az optimalizálás egyik formája, mivel célja egy alkatrész súlyának csökkentése, miközben megőrzi szerkezeti integritását. A rácsozás olyan hálók és csomók hálózatának létrehozásával működik, amelyeket gyakran összehasonlítanak egy méhsejtszerkezettel, amelyet a hagyományos gyártási módszerekkel nehéz megszerezni. Az ilyen kialakítás előnyei sokak, de a legfontosabb megjegyezni, hogy optimális szilárdság-súly arányt kínálnak. Egy ilyen technika ütéselnyelést és ütésvédelmet is kínál, különösen érdekes például a kerékpározásban.

 additív gyártás tervezése

példa a Dassault Systemcatia software | Credits használatával tervezett rácsszerkezetre: Dassault Systemmes

milyen hatása van a DfAM technikáknak az utófeldolgozásra?

a felhasználók többsége számára az utófeldolgozás gyakran időigényes és nehéz folyamat. Ezért fontos, hogy ezeket a lépéseket a lehető legnagyobb mértékben minimalizáljuk, a tervezési folyamat kezdetétől kezdve. Ravi Kunju elmagyarázza, hogy a 3D nyomtatásnak három fő típusa van: termikus, mechanikus és termomechanikus. “A termikus utófeldolgozás enyhíti a maradék feszültségek részét, és bizonyos esetekben megváltoztatja a szemcse szerkezetét. A mechanikus utófeldolgozás eltávolítja a tartószerkezetet, befejezi/fúrja/malomfuratokat stb. A termo-mechanikus utófeldolgozás olyan lehet, mint a forró izo-statikus préselés (HIP).”

valójában Daniel Pyzak azt tanácsolja, hogy csökkentse a 3D nyomtatási támaszok számát (vagy akár megszüntesse azokat), különösen a fémadalékok gyártásában. Hozzáteszi: “egy másik módszer az, hogy ezeket a támaszokat (ez a tervező feladata, nem pedig a gépkezelőé) integrálják maga az alkatrész tervezésébe. Itt nem kell eltávolítani őket! Manapság nagyon kevés alkatrészt terveznek így, de ez mindenképpen ígéretes ötlet.”

tervezés additív gyártáshoz

egy másik példa a generatív tervezés eredményeire, amely 8 komponenst 1 részre | kreditre tömörít: Autodesk

Peter Rogers arra a következtetésre jut: “az AM ismeretek lehető legkorábbi bevonása a kezdeti tervezési folyamatba a hardver legjobb kihasználásának kulcsa lesz. A nagy szervezetekben ez nehéz lehet, így egy munkacsoport összeállítása különböző háttérrel rendelkező emberekkel segíthet új, innovatív módszereket találni az alkatrészek javítására, és az eredetileg “gondolatvezető” technológiaként megvalósított technológiát pótolhatatlan gyártási technológiává alakíthatja.”

* borítókép jóváírás: HP / Motus

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.