Suunnittelu lisäainevalmistukseen voi olla haaste, mutta se on myös hauska ja palkitseva prosessi. Tässä oppaassa käsitellään vinkkejä ja temppuja, joiden avulla voit luoda 3D-tulostukseen täydellisiä malleja. Katsotaan myös joitain lisäainevalmistuksen etuja ja miten se muuttaa yrityksen toimintaa.
Mitä on lisäainevalmistus?
Additiivinen valmistus on tekniikka, joka rakentaa objekteja lisäämällä materiaalia kerros kerrokselta, kunnes objekti on luotu. Se tunnetaan yleisemmin nimellä 3D-tulostus. AM-tekniikka on ollut olemassa 1980-luvulta lähtien.
Alkuaikoina se oli rajoitettu käyttökelpoisten materiaalien ja luotavien esineiden suhteen painoprosessin koko- ja muotorajoitusten vuoksi. Nykyään niitä on useita 3D-tulostustekniikat, koneet ja materiaalit ovat saatavilla, mikä tarkoittaa, että on hyvin vähän esineitä, joita ei voida valmistaa tällä tekniikalla.
Additiivisen valmistuksen edut perinteisiin valmistusprosesseihin verrattuna
Lisäainevalmistus tuo joukon etuja. Ne sisältävät:
- Lyhentynyt läpimenoaika suunnittelun ja lopputuotteen välillä.
- Lisää suunnittelun vapautta.
- Lisääntynyt tarkkuus.
- Vähentynyt materiaalihukkaa.
- Tuotannon joustavuus – esimerkiksi pienten erien tai yksittäisten tuotantosarjojen tuotanto voi olla taloudellisesti kannattavaa.
Nämä tekijät tekevät lisäainetuotannosta ihanteellisen pienille yrityksille ja markkinarakoille, joilla klassiset valmistusprosessit eivät olisi kannattavia. Lisäksi, kun yhä useammat tuotteet suunnitellaan alusta alkaen lisäainevalmistusta silmällä pitäen, näemme todennäköisesti tavaroiden kokonaiskustannusten alenemisen ja suunnittelun vapauden lisääntymisen entisestään.
Kuinka suunnitella lisäainetuotantoa varten
Ennen kuin aloitat lisäainevalmistuksen suunnittelun, sinun on otettava huomioon joitain tärkeitä asioita. Katsotaanpa.
1. Varmista, että 3D-malli on vedenpitävä
Yksi lisäainevalmistuksen suunnittelun eduista on, että sen avulla voidaan luoda monimutkaisia geometrioita, joita ei olisi mahdollista saavuttaa perinteisillä valmistusmenetelmillä. Tämä tarkoittaa kuitenkin myös enemmän vesimahdollisuuksia päästä suunnitteluun ja aiheuttaa ongelmia. Varmistaaksesi, että 3D-mallisi on vesitiivis, sinun on suoritettava muutama lisävaihe suunnitteluprosessin aikana.
- Varmista, että kaikki suunnittelussa olevat kanavat ja aukot on tiivistetty. Jos on alueita, joille vettä saattaa päästä, lisää viemäriä tai muita ominaisuuksia, jotka auttavat pitämään veden poissa.
- Jos huomaat suunnittelussasi vuotoja, voit korjata ne lisäämällä tai siirtämällä pisteitä, kunnes verkko on täysin tiivis.
- Toinen tapa estää vuodot on käyttää korkeamman resoluution verkkoa. Tämä luo tasaisemman pinnan, jossa ei todennäköisesti ole rakoja tai reikiä. Tasapainota verkon resoluutio mallin monimutkaisuuden kanssa. Jos verkko on liian tiheä, tietokoneen muokkaaminen ja hidastaminen on haastavaa.
- Lopuksi, harkitse luonnostaan vettä kestävien materiaalien, kuten tietyntyyppisten muovien tai metallien, käyttöä. Nämä varotoimet voivat auttaa varmistamaan, että 3D-mallisi kestää altistumista vedelle.
2. Tarkista kutistuminen ja vääntyminen
Kaiken lisäainevalmistuksen suunnittelusta puhuttujen puheiden keskellä on tärkeää olla unohtamatta sitä tosiasiaa, että jälkikäsittelyllä on edelleen merkitystä. Yksi alue, joka vaatii vielä huomiota, on kutistuminen ja vääntyminen (katso miten vältät 3D-tulosteiden vääntymisen).
Perinteisiä valmistusmenetelmiä ohjaavat suunnitteluominaisuudet, kuten viisteet ja vetokulmat. Mutta lisäainevalmistuksessa rakenteen suunta voi vaikuttaa merkittävästi kutistumiseen ja vääntymiseen. Tämän seurauksena näiden vikojen tarkistaminen ennen rakennusprosessin aloittamista on välttämätöntä. Näin voit välttää yllätyksiä ja varmistaa, että osasi vastaavat suunnitteluvaatimuksia.
3. Harkitse ulkonemia
Kun suunnittelet lisäainevalmistusta, sinun tulee pitää mielessä ylitykset. Ylityksiä syntyy, kun osa mallista roikkuu tilan päällä ilman tukea. Tämä voi olla ongelmallista, koska materiaali kerrostuu kerros kerrokselta painoprosessin aikana. Mikään alla oleva ei tue materiaalia, mikä voi romahtaa ja pilata tulosteen.
Lisää suunnitteluun tukia vakauden takaamiseksi tulostuksen aikana. Vaihtoehtoisesti ulkoneman kulmaa voidaan säätää niin, että se ei todennäköisesti putoa. Kunhan et unohda tätä aluetta, kun suunnittelet lisäainevalmistusta, voit olla varma, että tulostat korkealaatuisia tulosteita.
4. Harkitse mallin vahvuutta
Lisäainevalmistusta suunniteltaessa on tärkeää ottaa huomioon mallin vahvuus. Toisin kuin perinteiset valmistusmenetelmät, AM rakentaa osia kerros kerrokselta neste- tai jauhepoolista. Tämän seurauksena nämä osat voivat olla heikompia tietyissä suunnissa ja herkempiä rikkoutumaan.
Varmistaaksesi, että AM-osasi on riittävän vahva kestämään käytön rasituksia, on erittäin tärkeää ottaa huomioon sen suunta suunnitteluprosessin aikana. Jos esimerkiksi suunnittelet osaa, joka kokee korkean stressin tietyssä kohdassa suuntaa, harkitse osan kerrosten suuntaamista siten, että ne ovat kohtisuorassa siihen nähden suunta.
Tämän seurauksena DfAM-insinöörien on harkittava huolellisesti käyttämiensä materiaalien lujuutta ja itse osan suunnittelua luodakseen lopullisia toimivia tuotteita.
5. Tarkista resoluutio
Kun suunnitellaan komponentteja lisäainevalmistukseen, on olennaista ottaa huomioon mallin resoluutio. Tarkkuus on pieni ominaisuus, joka voidaan tulostaa tarkasti, ja sitä rajoittaa päällystyssuuttimen koko ja kerroksen paksuus. Esimerkiksi malli, jonka resoluutio on 0,1 mm, ei pysty tulostamaan piirteitä, jotka ovat pienempiä kuin 0,1 mm.
Korkeamman resoluution mallit ovat kalliimpia valmistaa, mutta ne voivat olla välttämättömiä hienojen yksityiskohtien tai monimutkaisten geometristen muotojen tulostamisessa. Kun valitset mallillesi resoluutiota, on tärkeää tasapainottaa kustannukset ja tarkkuus.
6. Harkitse pakoreikiä
Kun luodaan esinettä, jossa on useita kiinnitettäviä osia, suunnittelijan on otettava huomioon, että kappaleiden välissä on tyhjiä tiloja. Nämä aukot voivat aiheuttaa ongelmia tulostuksen aikana, koska ne keräävät ilmaa ja estävät osaa kiinnittymästä oikein alustaan. Yksi tapa ratkaista tämä ongelma on sisällyttää suunnitteluun poistumisreiät.
Poistoaukot ovat pieniä aukkoja, jotka päästävät ilman ja ylimääräisen materiaalin poistumaan tulostusprosessin aikana, mikä estää loukkuun jääneen ilman aiheuttamasta ongelmia tulostusprosessin aikana. Joten poistumisaukkojen sisällyttäminen suunnitteluun on erittäin tärkeää kaikille, jotka ovat kiinnostuneita lisäainevalmistuksen suunnittelusta.
7. Vältä alleviivoja ja teräviä kulmia
Suunnittelu on kriittinen 3D-tulostuksessa. Yksi yleinen virhe on suunnitella esineitä, joissa on alaleikkaukset tai terävät kulmat. Nämä ominaisuudet voivat näyttää hyvältä tietokoneen näytöllä, mutta voivat aiheuttaa ongelmia tulostuksen aikana. Syynä on se 3D-tulostimet rakentaa objekteja kerros kerrallaan.
Jos esineessä on viilto, tulostin ei ehkä pysty asettamaan materiaalia kunnolla, mikä johtaa heikon tai vääntyneen osan muotoon. Myös terävät kulmat voivat aiheuttaa ongelmia, koska ne ovat taipuvaisia vääntymään tai rikkoutumaan tulostuksen aikana. Siksi on parempi estää alileikkaukset ja terävät kulmat valitsemalla malleja, jotka voit tulostaa helposti ilman ongelmia.
Testaa malliasi ennen kuin lähetät sen tulostimelle
Nyt kun osaat suunnitella lisäainevalmistusta varten, on tärkeää testata suunnittelua ennen sen lähettämistä 3D-tulostimellesi. Näin voit arvioida, kuinka suunnittelu toimii lisäainevalmistusprosessissa, ja tunnistaa mahdolliset ongelmat. Se on myös erinomainen tapa saada käsitys tuotteesi 3D-tulostuksen kustannuksista.
Kun olet testannut malliasi ja olet tyytyväinen tuloksiin, voit lähettää sen tulostimelle. Kun otat huomioon nämä arvokkaat vinkit, voit varmistaa, että tuotteesi tulostetaan oikein ja vaatimusten mukaisesti.
