Additives Fertigungspotenzial durch smarte Designprinzipien voll ausschöpfen

Zwar ist es möglich, additive Fertigung zu nutzen, um ein bestehendes Teil zu replizieren, das mit traditionellen Methoden gefertigt wird – aber es ist nicht die beste Nutzung additiver Fertigung. Um die Performance, Kosteneinsparungen und Materialnutzung eines Teils zu maximieren, ist es am besten, es von Grund auf mit den einzigartigen Chancen und Constraints der additiven Fertigung im Hinterkopf zu designen. Mit anderen Worten: Sie sollten Ihr Produkt mit Design for Additive Manufacturing (DFAM) Prinzipien erstellen.

DFAM greift dieselbe Idee auf wie Design for Manufacturability (DFM) – Integration von Prozessplanung und Produktentwicklung. Aber statt ein Produkt für Urethan-Guss oder Spritzguss zu optimieren, optimiert DFAM ein Produkt für produktionsreife Fertigung mit additiven Technologien, indem es konkurrierende Faktoren analysiert, um das effizienteste Design zu entwickeln.

Additive Fertigung ist nicht so simpel wie „Drucken“ drücken – besonders wenn DFAM-Prinzipien genutzt werden, um ein Teil für industrielle Qualität bei minimierten Produktionskosten zu designen. Die resultierenden Teile treffen die Performance traditionell gefertigter Teile, während sie Lieferzeiten verkürzen, Werkzeugkosten eliminieren und Designflexibilität maximieren. Die Nutzung von DFAM-Richtlinien früh im Produktentwicklungsprozess ermöglicht Produktdesignteams, ihre Designs zu optimieren, um den Wert additiver Fertigung zu erfassen.

Hier sind einige gängige DFAM-Prinzipien für den Sprung vom additiven Prototyping zur additiven Produktion:

Überhänge minimieren und Abhängigkeit von Stützen reduzieren

Jeder aufeinanderfolgende Schichtschnitt Ihres Teils während des Drucks (z. B. in FDM, DMLS etc.) verlässt sich auf die darunterliegenden Schichten für Support. Große Überhänge, Öffnungen und andere Features können zusätzlichen Support während des Builds erfordern, um Verzug zu verhindern und sicherzustellen, dass das Produkt seine Performancetoleranzen erreicht. Teile, die mit DFAM-Prinzipien designed sind, sind selbsttragend und minimieren den Bedarf an Stützfeatures, die durch Materialabfall und zusätzlichen Nachbearbeitungsbedarf Kosten hinzufügen können. Und falls Stützen erforderlich sind, wäre eine kostensparende Überlegung, das Teil so zu orientieren, dass Stützen in Bereichen platziert werden, die nicht benutzerseitig sichtbar sind, wo Markierungen akzeptabel sind. Dies reduziert Schleif- und Finishzeit in der Nachbearbeitung.

Teileorientierung

Während additiv gefertigte Teile in vielen Orientierungen gebaut werden können, kann der Winkel, in dem ein Feature gebaut wird, dessen Toleranzen beeinflussen. Und da Features nur so weit von der Spezifikation abweichen können, bis es Toleranzgrenzen betrifft, ist es wichtig, früh im Designprozess eine Reihe möglicher Orientierungen zu betrachten. So können Sie identifizieren, welche Orientierung am besten für die Produktion Ihres Teils geeignet ist.

Multi-Part-Baugruppen konsolidieren

Es ist schwierig, komplexe Formen mit traditioneller Fertigung zu produzieren, was die Erstellung mancher Produkte als Multi-Part-Baugruppen necessitisieren kann. Wenn Sie Ihr Produkt von traditioneller auf additive Fertigung umstellen, kann es oft in weniger Teile konsolidiert werden, was Montagekosten signifikant reduziert. Als Steelcase beispielsweise eine Armauflage für additive Fertigung designte, transformierten wir eine Drei-Teile-Baugruppe in ein einziges durchgängiges Teil mit mehreren funktionalen Zonen.

Generatives Design nutzen, um Ihr Teil zu optimieren

Die einzigartigen Geometrien, die durch additive Prozesse möglich sind, erlauben Produktdesignern, generative Designtools (z. B. Topologieoptimierung oder Gitterstrukturen) zu nutzen, um die Struktur Ihres Teils basierend auf hunderten Variablen zu optimieren. Und weil Gitter es erlauben, Festigkeit und Materialdichte in verschiedenen Bereichen eines Teils präzise abzustimmen, kann ein einziges zusammenhängendes Teil unterschiedliche Performancanforderungen in verschiedenen Regionen erfüllen.

Die wichtigste additive Fertigungs-Designüberlegung

Keine dieser Richtlinien adressiert eines der größten Hindernisse beim Übergang zur produktionsreifen additiven Fertigung: Ein Additive Manufacturing Product Design Skills Gap. Wegen dieses Gaps ist die wichtigste Designrichtlinie, sich von Anfang an an jedem DFAM-Projekt mit additiven Fertigungs-Produktdesign-Experten auszurichten. Sie werden Designmodifikationen empfehlen, die Kosten und Performance Ihres Produkts optimieren. Und sie verstehen, wie Effizienzen auf Lieferkettenebene durch On-Demand-Produktion und virtuelles Warehousing getrieben werden können. Je früher Sie Experten-Support für AM-Design und -Engineering einbinden, desto größer die Vorteile, die Sie mit Ihrem Wechsel zur additiven Fertigung erzielen.

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