Was Sie während des Prozesses der additiven Fertigung (AM) erwarten können

Während der 3D-Druck aus einer CAD-Datei für einen nicht funktionsfähigen Prototyp ein relativ unkomplizierter Herstellungsprozess ist, kann der Beginn eines völlig neuen Produktentwicklungsprojekts – vom Konzept bis zur Produktion – eine größere Herausforderung darstellen, insbesondere wenn Sie eine unbekannte additive Fertigungstechnologie verwenden .

Den 3D-Druckprozess verstehen

Das 3D-Druckverfahren unterscheidet sich von herkömmlichen Herstellungsverfahren dadurch, dass es das schrittweise Hinzufügen von Material zu einem Teil beinhaltet. Im Gegensatz dazu ist die CNC-Bearbeitung ein subtraktiver Prozess, da Teile durch das Entfernen von Material von einem Werkstück mit einem Schneidwerkzeug geformt werden und beim Spritzgießen eine Menge geschmolzenen Thermoplasts in eine vorgeformte Formkammer eingespritzt wird.

Die 3D-Technologie bringt zahlreiche neue verfahrenstechnische Herausforderungen mit sich. Das Bauvolumen von 3D-Druckern kann beispielsweise erfordern, dass Teile für die Montage nach dem Prozess in mehrere Bauten aufgeteilt werden müssen, während die während der Materialextrusion erzeugte Wärme dazu führen kann, dass sich einige Teile verziehen. In ähnlicher Weise beinhalten einige 3D-Drucktechnologien Produktionsüberlegungen:Fused Deposition Modeling (FDM) hinterlässt beispielsweise Schichtlinien auf Teilen, die das Aussehen beeinträchtigen können, und der HP Multi Jet Fusion (MJF)-Prozess beinhaltet einen Kühl- und Reinigungsprozess nach dem Druck.

Unter Berücksichtigung dieser Faktoren können Sie Ihr additives Fertigungsprojekt (AM) reibungsloser und effizienter gestalten, indem Sie wissen, was Sie erwartet, wenn Sie mit der Produktion beginnen. Zu diesem Zweck haben wir eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für den additiven Fertigungsprozess zusammengestellt, einschließlich eines Vergleichs additiver Produktdesignansätze und eines Arbeitsablaufdiagramms, das die jeweilige Entscheidung hervorhebt.

Drei Ansätze für den additiven Fertigungsprozess

Obwohl die spezifischen Verfahrensdetails für Teile und Produkte variieren, gibt es drei allgemeine Kategorien, in die additive Fertigungsprojekte fallen:

• Ansatz A:Schnelle Produktion und Prototyping

Beispiel: Sie haben eine genehmigte CAD-Datei für einen Prototyp oder ein Teil existiert bereits – und Sie müssen das Teil innerhalb von 30 Stunden erhalten.

• Ansatz B:Modifizieren eines bestehenden Designs zur Optimierung für AM

Beispiel: Sie stellen dieses Teil derzeit im Spritzgussverfahren her, denken aber, dass Sie Ihre Lieferkette vereinfachen und Lagerkosten eliminieren könnten, indem Sie es mithilfe der additiven Fertigung nach Bedarf produzieren.

• Ansatz C:Entwerfen Sie ein neues Teil oder Produkt von Grund auf für die Produktion mit additiver Technologie

Beispiel: Sie haben ein Konzept für ein neues Teil, das Sie aus einem von zwei Gründen mit AM herstellen möchten:Es ist nicht möglich, das Teil mit herkömmlichen Fertigungsmethoden herzustellen. Die Wirtschaftlichkeit von AM ist günstig für die Produktion kleiner bis mittlerer Stückzahlen>

Welcher additive Fertigungsansatz ist der richtige für mich?

Die Konstruktion eines neuen Teils von Grund auf für die additive Fertigung bietet die größte Chance, sowohl die Leistung als auch die Kostenvorteile zu maximieren. Es kann zwar länger dauern, aber mit einer „leeren Seite“ zu beginnen, ist eine Möglichkeit, das Teil vollständig zu optimieren, indem die Prinzipien des Designs für die additive Fertigung (DFAM) verwendet werden.

Die Mehrheit der Projekte, die wir bei Fast Radius abwickeln, fallen in die zweite Kategorie:die Modifikation eines bestehenden Designs zur Optimierung für AM. In diesem Szenario hat ein Unternehmen ein Teil, das es bereits mit traditionellen Fertigungsmethoden herstellt, und strebt den Übergang zur additiven Fertigung an.

Sowohl beim zweiten als auch beim dritten Ansatz wird die ursprüngliche Datei gemäß Ihren Anforderungen für die Serienproduktion verifiziert – was möglicherweise einen umfassenden Genehmigungsprozess für Produktionsteile (PPAP) erfordert. Danach werden Folgeaufträge zu einem einfachen, schnellen Produktionsprozess. Einer der wesentlichen Vorteile der Nutzung eines AM-Anbieters wie Fast Radius besteht darin, dass wir den Produktionszyklus beschleunigen und Ihre Teile manchmal schon am nächsten Tag liefern können.

Der additive Fertigungsprozess:Schritte und Entscheidungen

Die drei oben skizzierten Ansätze umfassen unterschiedliche Produktentwicklungsprozesse. Wir haben die wichtigsten Schritte und Entscheidungspunkte in diesen Prozessen im folgenden Workflow-Diagramm skizziert. Denken Sie daran:Unabhängig davon, in welche Kategorie Ihr vorgeschlagenes Projekt fällt, benötigen Sie End-to-End-Support von Ihrem AM-Anbieter, um sicherzustellen, dass Ihre Teile mit der Qualität, Zuverlässigkeit und Leistung hergestellt und geliefert werden, die Sie benötigen.

Der Prozess zum Modifizieren eines bestehenden Teils für die additive Fertigung

Schritt 1:Identifizieren Sie Teile mit einem starken Business Case für die AM-Produktion

Wenn Sie ein vorhandenes Teil für die additive Fertigung in Produktionsqualität qualifizieren möchten, sollten Sie sich zunächst vergewissern, dass es dafür einen starken Geschäftsnutzen gibt.

Es ist eine gute Idee, ein Unternehmen wie Fast Radius zu finden, das mit Ihnen zusammenarbeiten kann, um Teile zu identifizieren, die aus geschäftlicher Sicht für den additiven Fertigungsprozess geeignet sind. Hier eignen sich umsatzstarke Ersatzteile:Während das Originalteil im Spritzgussverfahren hergestellt wird, ist es möglich, mit additiven Technologien Ersatzteile mit den gleichen Leistungsstandards herzustellen. Und da additive es Ihnen ermöglicht, einzelne Teile in großen Mengen zu bestellen, können Sie auch Lagerkosten eliminieren und „Never-out-of-Stock“-Bestandsprogramme einführen.

Schritt 2:Entwerfen Sie Ihr Teil

Wenn Ersatzteile für die AM-Fertigung modifiziert werden, muss die Geometrie des fertigen Teils so gestaltet werden, dass es sich nahtlos in eine bestehende Baugruppe einfügt.

In diesen Fällen nimmt die eigentliche Konstruktionsarbeit keine wesentlichen Änderungen an der Form des Teils vor, sondern führt geringfügige Konstruktionsänderungen durch, um die additive Fertigung zu optimieren – und sicherzustellen, dass das fertige Teil die kritischen erforderlichen Abmessungen erfüllt. Wenn das Teil während der Konstruktionsiterationen auch nur für eine kritische Abmessung (d. h. die lineare Abmessung eines Clips oder Spalts) außerhalb der Toleranz liegt, müssen Sie das Teil neu entwerfen oder neu ausrichten, um eine stabile Abmessung zu erhalten. Im Wesentlichen bedeutet dies, mit dem vorhandenen Design zu beginnen und das erforderliche Reverse Engineering durchzuführen, um es für die additive Fertigung zu qualifizieren.

Schritt 3:Material- und Prozessauswahl

Vor der Produktion müssen Sie Materialien identifizieren, die für Ihre Anwendung akzeptabel sind – und dann die AM-Technologien vergleichen, mit denen Teile mit diesen Materialien hergestellt werden können.

Beginnen Sie mit den Leistungsanforderungen, die Ihr Teil benötigt (Modul, Zugfestigkeit, Druckfestigkeit usw.), und berücksichtigen Sie dann die Umgebung, in der Ihr Teil verwendet wird (Wetter ausgesetzt, in einem Kompressor usw.). Verwenden Sie diese Faktoren, um eine Liste geeigneter Materialien zu erstellen, und vergleichen Sie dann die Vorteile und Herausforderungen Ihrer verfügbaren AM-Technologien.

Wenn mehrere Prozesse und Materialien für eine Anwendung akzeptabel sind, kann Ihr Produktionspartner Musterteile drucken, die mit jeder dieser Technologien hergestellt wurden, und Sie entscheiden lassen, welche Sie für die Serienproduktion bevorzugen.

Schritt 4:Iteratives Produktionsdesign und Testen

Nachdem Sie eine Liste akzeptabler Materialien und Prozesse ausgewählt haben, kann der Prozess der Produktionstechnik beginnen.

Es ist wichtig, dass Sie die Variablen des 3D-Druckprozesses verstehen und sich darauf einlassen, wenn Sie das Maß an Maßhaltigkeit, Leistung und Aussehen erreichen, das Sie für eine Serienproduktion benötigen. Es kann mehrere Iterationen dauern, bis Sie Ihr gewünschtes Ergebnis erzielen. Sobald Sie jedoch ein Teil haben, das Ihren Anforderungen entspricht und durch erforderliche Inspektionen oder Tests verifiziert wurde, werden alle Produktionsinformationen in einem digitalen Paket zusammengestellt, das alles enthält, was zur Herstellung Ihrer Teile erforderlich ist. Bei Fast Radius nennen wir dies das Build-Paket. Das Baupaket enthält alle notwendigen Informationen zu Druckparametern, Nachbearbeitung und Verpackungsüberlegungen, die Sie benötigen, um sicherzustellen, dass Ihr Teil genau wie erwartet produziert und geliefert wird. Diese Informationen beziehen sich auf Faktoren wie:

• Entwurf der Stützstruktur
• Entfernungstools unterstützen
• Oberflächenveredelungsparameter
• Härtungszeit
• Vorrichtungs- und Vorrichtungsanweisungen

All diese Details stellen eine Möglichkeit dar, Fehler aus dem additiven Fertigungsprozess heraus zu entwerfen. Das Build-Paket wählt im Wesentlichen die Parameter ein, die erforderlich sind, damit jeder von einem Unternehmen wie Fast Radius das Teil überall auf der Welt zuverlässig drucken kann.

Schritt 5:On-Demand-Produktion und globale Abwicklung

Nachdem Ihr Teil genehmigt wurde, kann es nach Bedarf produziert und weltweit geliefert werden.

On-Demand-Fertigung ist ein wesentlicher Vorteil der AM-Produktion. Im Wesentlichen ermöglicht es Ihnen, Ihre Teile digital zu lagern, bis die Nachfrage die Produktion erfordert, wodurch die Notwendigkeit entfällt, einen großen Bestand an Ersatzteilen physisch zu lagern, die im Laufe der Zeit verkauft und verteilt werden sollen. Bei Fast Radius haben wir diesen Effizienzvorteil maximiert und speichern sowohl Ihre Teiledateien als auch die zugehörigen virtuellen Werkzeugpakete in unserem virtuellen Lager.

Das Entwerfen und Produzieren von Endverbrauchsteilen für die additive Fertigung ist iterativ. Wenn das Teil zu irgendeinem Zeitpunkt die Kundenerwartungen nicht erfüllt – in Bezug auf Leistung, Maßgenauigkeit oder Aussehen –, kann der Produktentwicklungsprozess gestoppt werden, damit Ingenieure die Fehlerstelle identifizieren und einen Weg finden können, sie zu beseitigen.

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Wo auch immer Sie sich im Designprozess der additiven Fertigung befinden, Fast Radius kann Ihnen die End-to-End-Unterstützung und das Know-how im Bereich des additiven Designs bieten, das Sie benötigen, um Ihre Idee über die Ziellinie zu bringen. Wenden Sie sich noch heute an unser Team, um loszulegen.

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