Проектирование для аддитивного производства может быть сложной задачей, но это также увлекательный и полезный процесс. В этом руководстве будут обсуждаться советы и приемы, которые помогут вам создавать проекты, идеально подходящие для 3D-печати. Мы также рассмотрим некоторые преимущества аддитивного производства и то, как оно меняет бизнес-операции.
Что такое аддитивное производство?
Аддитивное производство — это технология создания объектов путем последовательного добавления материала слой за слоем до тех пор, пока объект не будет создан. Он более известен как 3D печать. Технология AM существует с 1980-х годов.
В первые дни он был ограничен с точки зрения используемых материалов и типов объектов, которые мы могли создавать, из-за ограничений размера и формы процесса печати. В настоящее время существует множество Технологии 3D-печати, машины и материалы доступны, а это означает, что очень мало предметов, которые нельзя изготовить с использованием этой технологии.
Преимущества аддитивного производства по сравнению с традиционными производственными процессами
Аддитивное производство дает множество преимуществ. Они включают:
- Сокращение времени между дизайном и конечным продуктом.
- Повышенная свобода дизайна.
- Повышенная точность.
- Снижение потерь материалов.
- Гибкость производства — например, мелкосерийное или единичное производство может быть экономически выгодным.
Эти факторы делают аддитивное производство идеальным для малого бизнеса и нишевых рынков, где классические производственные процессы были бы нежизнеспособны. Кроме того, поскольку все больше продуктов с самого начала разрабатываются с учетом аддитивного производства, мы, вероятно, увидим снижение общей стоимости товаров и дальнейшее увеличение свободы проектирования.
Как проектировать для аддитивного производства
Прежде чем приступить к проектированию аддитивного производства, необходимо рассмотреть некоторые важные моменты. Давайте взглянем.
1. Убедитесь, что 3D-модель водонепроницаема
Одно из преимуществ проектирования для аддитивного производства заключается в том, что оно позволяет создавать изделия сложной геометрии, которых невозможно достичь с помощью традиционных методов производства. Однако это также означает, что больше воды может попасть в конструкцию и вызвать проблемы. Чтобы убедиться, что ваша 3D-модель водонепроницаема, вам потребуется выполнить несколько дополнительных действий в процессе проектирования.
- Следите за тем, чтобы все каналы и пустоты в конструкции были загерметизированы. Если есть места, куда потенциально может попасть вода, добавьте дренажи или другие элементы, чтобы предотвратить попадание воды.
- Если вы обнаружите какие-либо утечки в своем дизайне, вы можете исправить их, добавив или переместив вершины, пока сетка не будет полностью запечатана.
- Еще один способ предотвратить утечки — использовать сетку с более высоким разрешением. Это создаст более гладкую поверхность, которая с меньшей вероятностью будет иметь зазоры или отверстия. Сбалансируйте разрешение сетки со сложностью модели. Если сетка слишком плотная, ее будет сложно редактировать, и компьютер будет работать медленнее.
- Наконец, рассмотрите возможность использования материалов, устойчивых к воде, таких как определенные виды пластика или металлов. Эти меры предосторожности помогут гарантировать, что ваша 3D-модель выдержит воздействие воды.
2. Проверка на усадку и деформацию
Среди всех разговоров о дизайне для аддитивного производства важно не упускать из виду тот факт, что постобработка по-прежнему имеет значение. Одной из областей, которая все еще требует внимания, является усадка и деформация (см. как избежать деформации в 3D-печати).
Традиционные методы производства контролируются конструктивными особенностями, такими как фаски и углы уклона. Но при аддитивном производстве ориентация сборки может значительно повлиять на усадку и деформацию. В результате проверка этих дефектов перед началом процесса сборки имеет важное значение. Это поможет избежать неожиданностей и обеспечит соответствие деталей проектным спецификациям.
3. Учитывайте свесы
При проектировании для аддитивного производства следует помнить о выступах. Свесы возникают, когда часть конструкции нависает над пространством без опоры. Это может быть проблематично, поскольку в процессе печати материал наносится слой за слоем. Под ним ничто не поддерживает материал, который может разрушиться и испортить отпечаток.
Добавьте опоры в дизайн, чтобы обеспечить устойчивость во время печати. В качестве альтернативы угол свеса можно отрегулировать так, чтобы он с меньшей вероятностью обрушился. Если вы не упускаете из виду эту область при проектировании для аддитивного производства, вы можете быть уверены в получении высококачественных отпечатков.
4. Учитывайте силу модели
При проектировании для аддитивного производства крайне важно учитывать прочность модели. В отличие от традиционных методов производства, AM строит детали слой за слоем из пула жидкости или порошка. В результате эти детали могут быть слабее в определенных направлениях и более подвержены поломке.
Чтобы убедиться, что ваша деталь AM достаточно прочная, чтобы выдерживать нагрузки при использовании, крайне важно учитывать ее ориентацию в процессе проектирования. Например, если вы проектируете деталь, которая будет подвергаться высоким уровням напряжения в одном конкретном направлении, рассмотрите возможность ориентации слоев детали так, чтобы они проходили перпендикулярно этому направление.
В результате инженеры DfAM должны тщательно учитывать прочность используемых материалов и конструкцию самой детали для создания конечных функциональных продуктов.
5. Проверьте разрешение
При проектировании компонентов для аддитивного производства важно учитывать разрешение модели. Разрешение — это второстепенная характеристика, которая может быть точно напечатана, и оно ограничено размером сопла для нанесения и толщиной слоя. Например, модель с разрешением 0,1 мм не сможет печатать детали менее 0,1 мм.
Модели с более высоким разрешением дороже в производстве, но они могут быть необходимы для печати мелких деталей или сложных геометрических форм. При выборе разрешения для вашей модели очень важно сбалансировать стоимость и точность.
6. Учитывайте дыры для побега
При создании объекта с несколькими частями, которые необходимо прикрепить, дизайнеры должны учитывать, что между частями будут пустоты или промежутки. Эти пустоты могут вызвать проблемы во время печати, так как они задерживают воздух и мешают правильному соединению детали с рабочей пластиной. Одним из способов решения этой проблемы является включение в конструкцию аварийных отверстий.
Выпускные отверстия — это небольшие отверстия, которые позволяют воздуху и лишнему материалу выходить во время процесса печати, тем самым предотвращая попадание воздуха, вызывающего проблемы во время процесса печати. Таким образом, включение аварийных отверстий в конструкцию имеет решающее значение для всех, кто интересуется проектированием для аддитивного производства.
7. Избегайте подрезов и острых углов
Дизайн имеет решающее значение в 3D-печати. Одной из распространенных ошибок является проектирование объектов с подрезами или острыми углами. Эти функции могут хорошо выглядеть на экране компьютера, но могут вызывать проблемы при печати. Причина в том, что 3D принтеры строить объекты по одному слою за раз.
Если объект имеет подрез, принтер может не уложить материал должным образом, что приведет к ослаблению или деформации детали. Острые углы также могут вызвать проблемы, так как они склонны к деформации или поломке во время печати. Поэтому лучше избегать подрезов и острых углов, выбирая дизайны, которые можно легко напечатать без проблем.
Проверьте свой дизайн перед отправкой на печать
Теперь, когда вы знаете, как проектировать для аддитивного производства, важно протестировать свой проект, прежде чем отправлять его на 3D-принтер. Это позволит вам оценить, как конструкция работает в процессе аддитивного производства, и выявить потенциальные проблемы. Это также отличный способ получить представление о затратах, связанных с 3D-печатью вашего продукта.
После того, как вы протестировали свой дизайн и довольны результатами, вы можете отправить его на печать. Помня об этих ценных советах, вы можете быть уверены, что ваш продукт будет напечатан правильно и в соответствии с вашими спецификациями.
