Cum se proiectează pentru fabricarea aditivilor: experții își dau sfatul!

după cum știți, o piesă de prelucrare nu este proiectată în același mod ca o piesă tipărită 3D: Fiecare proces de fabricație este asociat cu o tehnică de proiectare. În fabricarea aditivilor, există reguli și instrumente de proiectare foarte specifice care vă vor permite să creați un design optimizat, gata pentru imprimarea 3d. Aceste metode sunt în general grupate sub termenul Design for Additive Manufacturing (DfAM) – dezvoltat pentru a optimiza performanța funcțională a piesei cât mai mult posibil, dar și costul, fiabilitatea și alte considerente ale ciclului de viață al produsului. Mai multe tehnici sunt utilizate astăzi, cum ar fi proiectarea generativă, optimizarea topologiei sau crearea structurilor de zăbrele. Cum să alegeți metoda de proiectare potrivită pentru a optimiza întregul proces de proiectare a unei piese tipărite 3D? Am cerut opinia a trei experți în fabricarea aditivilor în această privință!

pentru a răspunde la problemele legate de DfAM, am adresat câteva întrebări lui Ravi Kunju, SVP, strategie și dezvoltare de afaceri la Altair; Daniel Pyzak, Director, Centrul de competență EMEA CATIA La Dassault Syst Inktomes; și nu în ultimul rând Peter Rogers, Specialist în produse APAC pentru fabricarea aditivilor la Autodesk.

Ravi Kunju
Daniel Pîzak
Peter Rogers

ce dictează ce tehnică DfAM este utilizată?

pentru un anumit context, DfAM a apărut din cauza libertății enorme de proiectare și a capacităților unice oferite de tehnologiile AM, spre deosebire de metodele tradiționale, cum ar fi prelucrarea CNC, unde unele modele sunt pur și simplu imposibil de fabricat. Peter Rogers detaliază acest punct: „pentru aditiv, întrebarea” putem face asta?’este adesea răspuns printr-un’da’. Deși este posibil să faci ceva, nu înseamnă că ar trebui făcut în acest fel. Echipele de producție și producție își construiesc înțelegerea celor mai bune practici din jurul AM.”

pentru început, este important să ne amintim că tehnica(tehnicile) de proiectare alese vor depinde de tehnologia utilizată. Ravi Kunju este destul de clar: „procesul este cel care dictează modul în care o parte este pregătită și cum este terminată.”Dacă dețineți o imprimantă 3D FDM, nu veți crea partea dvs. în același mod ca și cum ați deține o imprimantă 3D metalică sau SLS. Pornind de la tehnologia în sine, veți evita anumite erori și acest lucru vă va permite să vă optimizați mai bine finisajul suprafeței, să maximizați proprietățile mecanice ale piesei dvs. și să facilitați curățarea acesteia, ceea ce înseamnă, la rândul său, economisirea de timp, material și bani. Daniel Pyzak de la Dassault adaugă: „există o mulțime de reguli de urmat în timpul etapei de proiectare pentru a obține un design adecvat pentru imprimarea 3D: aceste reguli depind puternic de mașină (dimensiunea capacității, tipul de tehnologie, material etc.) „

luați, de exemplu, imprimarea 3D metalică și, mai precis, tehnologia de fuziune a patului cu pulbere Laser. Ravi Kunju explică: „de exemplu, într-un proces selectiv de topire cu laser pentru imprimarea metalului, este necesară o structură de sprijin atunci când se imprimă suprafețe sub 45 de grade. În caz contrar, calitatea suprafeței orientate în jos poate fi foarte slabă. Structurile de sprijin sunt costisitoare de tipărit și eliminat, având în vedere că trebuie scăzute din partea finală. Cea mai bună abordare este de a crea modele care au structuri minime de sprijin. Trebuie să adăugați o constrângere pentru a vă asigura că structura generată are suprafețe mult peste unghiul de 45 de grade față de orizontală.”Minimizarea numărului de suporturi este, prin urmare, un pas important în DfAM, un punct care poate fi aplicat și altor tehnologii de imprimare 3D.

proiectare pentru fabricarea aditivă

Peter Rogers explică faptul că o nouă tehnologie interesantă poate compara rezultatele dacă se utilizează imprimarea 3d, prelucrarea cu 2,5, 3, 5 axe și alte metode de fabricație pentru a determina ce părți sunt potrivite pentru AM | credite: Autodesk

care sunt proiectarea tehnicilor de fabricație aditivă?

înțelegerea modului în care va fi utilizată o piesă și care este scopul acesteia este de o importanță cheie atunci când alegeți ce tehnică(tehnici) de proiectare să aplicați – cu alte cuvinte, DfAM este o modalitate excelentă de a adăuga funcționalitate. Peter Rogers explică mai detaliat: „de exemplu, există un accent puternic pe proiectarea generativă și optimizarea topologiei pentru părțile critice pentru aviație și aerospațială, ceea ce provine parțial din cerința de a putea face inspecții ușoare la fisură. Cu zăbrele, secțiunile interne nu pot fi inspectate cu ușurință, ceea ce ar însemna că dezavantajele continue ar depăși beneficiile. Cu toate acestea, în dispozitivele medicale, forma este relativ stabilită, iar grilele sunt mai funcționale pentru osteointegrare, astfel încât majoritatea DfAM se face folosind zăbrele.”

cel mai probabil ați auzit de optimizarea topologiei și de proiectarea generativă înainte. De fapt, ambele tehnici sunt adesea asociate. Daniel Pyzak explică: „sunt tehnologii de proiectare pentru inginerie ușoară care deservesc mai multe procese de fabricație: frezare, turnare și fabricație aditivă.”Pe scurt, scopul final al designului generativ este de a ajunge la un design care să îndeplinească cerințele de performanță mai bine, mai rapid și mai ușor, folosind metode de calcul și resurse la îndemână. Optimizarea topologiei nu este altceva decât o metodă de proiectare generativă dovedită, care se concentrează pe optimizarea distribuției materialelor folosind metode numerice sonore. Formele optimizate pe care le obțineți din optimizarea topologiei sunt foarte des imposibil de fabricat folosind procese tradiționale.

cu toate acestea, Ravi Kunju adaugă că poate fi costisitor, consumator de timp și chiar sub-optim pentru a modifica desenele și a explora fiecare variație la infinit. „Dacă există prea multe constrângeri, este posibil să nu se ajungă niciodată la o soluție optimă. Există multe tehnici și metode numerice disponibile pentru a conduce proiectele, cum ar fi DOE (proiectarea experimentelor), metode stocastice, algoritmi genetici, rețele neuronale etc., toate având punctele lor forte și punctele slabe și pot fi clasificate ca studiu de proiectare și sinteză (DSS).”

Design pentru fabricarea aditivilor

datorită soluțiilor software Altair, AP Works (o filială Airbus) a proiectat un cadru imprimat 3D pentru motocicleta sa. Cu optimizarea topologiei, au reușit să reducă greutatea finală a piesei cu 30% | credite: Altair

în cele din urmă, experții noștri s-au concentrat pe conceptul de structuri de zăbrele, care este o formă de optimizare, deoarece își propune să reducă greutatea unei părți, menținând în același timp integritatea sa structurală. Zăbrele funcționează prin crearea unei rețele de ochiuri și noduri care sunt adesea comparate cu o structură de tip fagure, un design dificil de obținut folosind metode tradiționale de fabricație. Avantajele unui astfel de design sunt multe, dar principalul punct de reținut este că acestea oferă un raport optim de rezistență la greutate. O astfel de tehnică oferă, de asemenea, absorbția șocurilor și protecția împotriva impactului, deosebit de interesantă în ciclism, de exemplu.

proiectare pentru fabricarea aditivilor

exemplu de structură de zăbrele proiectată folosind software-ul Catia Dassault Syst / credite: Dassault Syst

care este impactul tehnicilor DfAM asupra post-procesării?

pentru majoritatea utilizatorilor, post-procesarea este adesea considerată un proces consumator de timp și dificil. Acesta este motivul pentru care este important să minimalizați acești pași cât mai mult posibil, încă de la începutul procesului de proiectare. Ravi Kunju explică faptul că există trei tipuri principale de post-tratament pentru imprimarea 3D: termică, mecanică și termo-mecanică. „Post-procesarea termică ameliorează partea de solicitări reziduale și, în unele cazuri, modifică structura cerealelor. Post-procesarea mecanică elimină structura de susținere și găurile de finisare/găurire/Moară etc. Termo-mecanice post-procesare ar putea fi ca fierbinte ISO-static presare (HIP).”

de fapt, Daniel Pyzak recomandă reducerea numărului de suporturi de imprimare 3D (sau chiar eliminarea acestora), în special în fabricarea aditivilor metalici. El adaugă: „o altă modalitate este de a integra aceste suporturi (aceasta este sarcina proiectantului, nu cea a operatorului mașinii) în proiectarea piesei în sine. Aici, nu este nevoie să le eliminați! Astăzi, există foarte puține părți proiectate în acest fel, dar este cu siguranță o idee promițătoare.”

proiectare pentru fabricarea aditivă

un alt exemplu al rezultatelor proiectării generative, consolidând 8 componente în 1 parte | credite: Autodesk

Peter Rogers concluzionează: „aducerea cunoștințelor AM cât mai devreme în procesul inițial de proiectare va fi cheia pentru cea mai bună pârghie a hardware-ului. În organizațiile mari, care pot fi dificile, astfel încât reunirea unui grup de lucru cu oameni de diferite medii poate ajuta la găsirea unor modalități noi și inovatoare de a îmbunătăți piesele și de a transforma ceea ce a fost implementat inițial ca tehnologie de „conducere a gândirii” într-o tehnologie de producție de neînlocuit.”

* credite imagine de copertă: HP / Motus

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.