Как проектировать для аддитивного производства

Как начинающему специалисту, при проектировании аддитивного производства важно избегать глупых ошибок, и мы готовы помочь в этом

Проектирование для аддитивного производства может быть сложной задачей, но это также увлекательный и полезный процесс. В этом руководстве мы рассмотрим советы и рекомендации, которые помогут вам создать дизайн, идеально подходящий для 3D-печати. Мы также рассмотрим некоторые преимущества аддитивного производства и то, как оно меняет деятельность предприятия

Что такое аддитивное производство?

Аддитивное производство – это технология, которая позволяет создавать объекты путем последовательного добавления материала слой за слоем, пока объект не будет создан. Она более известна как 3D-печать. Технология AM существует с 1980-х годов

На ранних этапах она была ограничена в плане используемых материалов и типов объектов, которые мы могли создавать из-за ограничений по размеру и форме в процессе печати. В настоящее время существует множество технологий 3D-печати, машин и материалов, что означает, что существует очень мало объектов, которые нельзя изготовить с помощью этой технологии

Преимущества аддитивного производства перед традиционными производственными процессами

Аддитивное производство дает массу преимуществ. К ним относятся:

• Сокращение времени между проектированием и выпуском конечного продукта.
• Увеличение свободы проектирования.
• Повышенная точность.
• Снижение потерь материалов.
• Гибкость в производстве— например, мелкосерийное или разовое 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, по мере того, как все больше продуктов будут разрабатываться с учетом аддитивного производства с самого начала, мы, вероятно, увидим снижение общей стоимости товаров и дальнейшее увеличение свободы проектирования

Как проектировать для аддитивного производства

Прежде чем приступить к проектированию для аддитивного производства, необходимо учесть некоторые важные моменты. Давайте посмотрим

1. Убедитесь, что 3D-модель является водонепроницаемой

Кредит изображения: XYZAidan/YouTube.

Одним из преимуществ проектирования для аддитивного производства является то, что оно позволяет создавать сложные геометрические формы, которые невозможно достичь традиционными методами производства. Однако это также означает больше возможностей для попадания воды в конструкцию и возникновения проблем. Чтобы обеспечить водонепроницаемость 3D-модели, необходимо предпринять несколько дополнительных шагов в процессе проектирования

• Убедитесь, что все каналы и пустоты в конструкции заделаны. Если есть места, куда потенциально может проникнуть вода, добавьте дренажи или другие элементы, чтобы вода не попадала внутрь.
• Если вы обнаружили утечки в вашей конструкции, вы можете исправить их, добавляя или перемещая вершины до тех пор, пока сетка не станет полностью герметичной.
• Еще один способ предотвратить утечки – использовать сетку с более высоким разрешением. Это позволит создать более гладкую поверхность, на которой с меньшей вероятностью появятся щели или отверстия. Соотносите разрешение сетки со сложностью модели. Если сетка слишком плотная, ее будет сложно редактировать, и она будет замедлять работу компьютера.
• Наконец, рассмотрите возможность использования материалов, естественно устойчивых к воздействию воды, таких как некоторые виды пластмасс или металлов. Эти меры предосторожности помогут гарантировать, что ваша 3D-модель выдержит воздействие воды.

2. Проверка на усадку и деформацию

Image Credit: CNC Kitchen/YouTube.

На фоне всех разговоров о дизайне для аддитивного производства важно не упускать из виду тот факт, что постобработка по-прежнему имеет значение. Одна из областей, которая по-прежнему требует внимания, – усадка и коробление (см. как избежать коробления при 3D-печати)

Традиционные методы производства контролируются конструктивными особенностями, такими как фаски и углы наклона. Но при аддитивном производстве ориентация сборки может существенно повлиять на усадку и коробление. Поэтому очень важно проверить наличие этих дефектов до начала процесса сборки. Это позволит избежать неожиданностей и обеспечить соответствие деталей проектным спецификациям

3. Учитывайте свесы

При проектировании для аддитивного производства следует помнить о свесах. Свесы возникают, когда часть конструкции нависает над пространством без поддержки. Это может быть проблематично, поскольку в процессе печати материал накладывается слой за слоем. Ничто под ним не поддерживает материал, который может разрушиться и испортить печать

Добавьте опоры в конструкцию, чтобы обеспечить устойчивость во время печати. Кроме того, можно отрегулировать угол свеса, чтобы снизить вероятность его разрушения. Если вы не упускаете из виду эту область при проектировании для аддитивного производства, вы можете быть уверены в получении высококачественных отпечатков

4. Учитывайте прочность модели

При проектировании для аддитивного производства очень важно учитывать прочность модели. В отличие от традиционных методов производства, при АМ детали создаются слой за слоем из жидкости или порошка. В результате такие детали могут быть слабее в определенных направлениях и более подвержены поломкам

Чтобы гарантировать, что ваша AM-деталь будет достаточно прочной, чтобы выдержать нагрузки при эксплуатации, очень важно учитывать ее ориентацию в процессе проектирования. Например, если вы проектируете деталь, которая будет испытывать высокие нагрузки в одном конкретном направлении, подумайте об ориентации слоев детали таким образом, чтобы они шли перпендикулярно этому направлению

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 необходимо учитывать разрешение модели. Разрешение – это мелкие особенности, которые могут быть точно напечатаны, и оно ограничено размером сопла для осаждения и толщиной слоя. Например, модель с разрешением 0,1 мм не сможет печатать элементы более мелкие, чем 0,1 мм

Модели с высоким разрешением дороже в производстве, но они могут быть незаменимы для печати мелких деталей или сложных геометрических форм. При выборе разрешения для вашей модели очень важно найти баланс между стоимостью и точностью

6. Продумайте отверстия для выхода

При создании объекта с несколькими деталями, которые необходимо соединить, дизайнеры должны учитывать, что между деталями будут пустоты или пространства. Эти пустоты могут вызвать проблемы во время печати, поскольку они задерживают воздух и не позволяют детали правильно приклеиться к пластине. Одним из способов решения этой проблемы является включение в конструкцию эвакуационных отверстий

Выходные отверстия – это небольшие отверстия, которые позволяют воздуху и излишкам материала выходить во время процесса печати, тем самым предотвращая попадание воздуха в ловушку, что может вызвать проблемы в процессе печати. Таким образом, включение в конструкцию отверстий для выхода воздуха имеет решающее значение для всех, кто заинтересован в проектировании для аддитивного производства

7. Избегайте подрезов и острых углов

Дизайн имеет решающее значение при 3D-печати. Одной из распространенных ошибок является проектирование объектов с подрезами или острыми углами. Эти элементы могут хорошо смотреться на экране компьютера, но могут вызвать проблемы при печати. Причина в том, что 3D-принтеры создают объекты по одному слою за раз

Если объект имеет подрезы, принтер может оказаться не в состоянии правильно уложить материал, в результате чего деталь получится слабой или деформированной. Острые углы также могут стать причиной проблем, поскольку они склонны к деформации или поломке во время печати. Поэтому лучше избегать подрезов и острых углов, выбирая конструкции, которые можно легко напечатать без проблем

Протестируйте свой дизайн перед отправкой в типографию

Теперь, когда вы знаете, как разрабатывать дизайн для аддитивного производства, важно протестировать ваш дизайн перед отправкой его на 3D-принтер. Это позволит вам оценить, как дизайн 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 протестируете свой дизайн и будете довольны результатами, вы можете отправить его на принтер. Учитывая эти ценные советы, вы можете гарантировать, что ваш продукт будет напечатан правильно и в соответствии с вашими требованиями