4 Expertentipps für Design mit Metall-Additiver Fertigung

Metall-Additive-Fertigung ist spannend für die neuen Dinge, die sie möglich macht. Sie hat bereits leichtere Teile für treibstoffeffizientere Flugzeuge geschaffen und das Leben von Patienten mit maßgefertigten Medizinimplantaten verbessert. Der Markt wächst auch – Analysten prognostizieren, dass Metall-Additive in den nächsten zehn Jahren Komponenten im Wert von 228 Milliarden Dollar produzieren wird.

Das Versprechen von Metall-Additive ist klar, aber nicht unbedingt leicht zu realisieren – teilweise weil das Designen für Metall-Additive eine steile Lernkurve hat. Die Fertigungsindustrie hat nicht Jahrzehnte funktionalen Wissens angesammelt wie bei subtraktiven Legacy-Prozessen. Zudem hat das Designen für Metall-Additive andere Regeln als für Polymer-basierte Additive.

Sich mit Metall-Additive-Design vertraut zu machen, braucht Zeit und Aufwand. Unser Team aus Applikationsingenieuren bei Fast Radius hat umfangreiches first-hand Wissen zum Thema. Wir haben unsere Top-4-Designregeln für Metall-Additive zusammengestellt, um Sie beim Start zu unterstützen.

1. Den Materialsatz verstehen

Metall-Additive-Prozesse fallen in zwei Kategorien basierend auf dem Dichtungsprozess, den sie nutzen: Schmelzen/Festigen mit Fusion oder Festkörper-Densifikation. Fusionsbasierte Prozesse ähneln traditionellem Schweißen in der Art, wie sie Materialien verbinden, während Festkörper-Prozesse traditionellem Sintern ähneln. Die für jeden additiven Prozess verwendeten Materialien ähneln denen in ihren traditionellen Analoga und sind generell gut für dieselben Anwendungstypen. Es gibt viel Überlappung; beide Methoden nutzen beispielsweise dieselbe Familie von Edelstählen. Wichtig zu beachten: Materialien verhalten sich je nach verwendeter Technologie anders.

Bei der Wahl der richtigen Methode für Ihr Projekt müssen Sie nicht nur die verfügbaren Materialtypen evaluieren, sondern auch, wie der Druckprozess die Eigenschaften Ihres finalen Teils beeinflusst. Die gute Nachricht: In manchen Fällen können Sie additives Design nutzen – vielleicht durch Konsolidierung von Elementen oder Erstellung komplexer Geometrien –, um Ihr Teil mit einem Material zu fertigen, das in traditionellen Prozessen Ihre Anforderungen nicht erfüllen würde.

2. Für Nachbearbeitung planen und designen

Metall-Additive kann tricky sein. Selbst wenn es aussieht, als würde Ihr Teil perfekt drucken, könnte es am Ende versagen, wenn Sie die Nachbearbeitung vernachlässigen – also müssen Sie besondere Vorsichtsmaßnahmen treffen. Viele Metall-Additive-Prozesse involvieren Pulver, sodass Sie für Pulverentfernung designen müssen oder Risiko eingehen, dass Pulver während der Wärmebehandlung agglomeriert. In manchen Fällen, besonders bei Hohlteilen, müssen Sie Pulverabfluss durch Hinzufügen von Bohrungen in Ihrem Design facilitieren.

Bei Pulverbett-Metall-Additive-Technologie bildet Ihr Teil eine starke Bindung zur Bauplattform und muss entfernt werden, was Designherausforderungen posieren kann. Beispielsweise kann Wire EDM eine gute Option für die Trennung von Teil und Platte sein, aber Sie müssen möglicherweise eine Vorrichtung designen, um das Teil beim Ablösen vor Beschädigung zu schützen. Teile aus Metall-Additive benötigen üblicherweise Anpassungen, um finale Anforderungen nach dem Druck zu erfüllen – stellen Sie also sicher, Ihr Design berücksichtigt die Nachbearbeitung.

3. Versuchen Sie, Ihr Design selbsttragend zu machen

Generell sollten Sie immer darauf abzielen, Überhänge und Abhängigkeit von Stützstrukturen beim Designen für Additive zu minimieren. Diese Empfehlung ist für Metall noch entscheidender. Aufgrund der Art, wie Metall-Additive-Prozesse Schichten aufeinander fusionieren, können Überhänge missgestaltet oder schlecht veredelt herauskommen, wenn der Winkel zur Bauplattform zu klein ist. Stützstrukturen sind nicht immer eine ideale Lösung für Überhangprobleme, weil sie Material verschwenden und ihre Entfernung die Stabilität und das Finish Ihres Teils kompromittieren kann.

Es gibt keine allgemeine Faustregel, um zu bestimmen, wann ein Überhang Stützen erfordert. Jede Metall-Additive-Technologie ist anders und kann Überhänge an unterschiedlichen Winkeln unterstützen. Die von jeder Methode unterstützten Überhänge sollten ein entscheidender Faktor bei der Prozesswahl für Ihr Design sein.

4. Ihr Skillset für Metall-Additive vorbereiten

Metall-Additive befindet sich noch in relativ frühen Adoptionsphasen, aber der Markt reift rasant. Expertise jetzt aufzubauen, wird Ihr Business future-proof und gibt Ihnen einen Wettbewerbsvorteil, wenn die Technologie zugänglicher wird.

Aber Expertise kommt nicht leicht. Wie wir hier skizziert haben, braucht das Designen für Metall-Additive einen anderen Skillset als Design für traditionelle Fertigung oder sogar Polymer-basierte Additive. Ein erfahrener Fertigungspartner wie Fast Radius kann Ihnen helfen, die richtige Technologie für Ihre Anwendung zu wählen, Ihre Metall-Additive-Designs produktionsreif zu machen und Teile akkurat zu fertigen. Einmal durch den Prozess gegangen, werden Sie sehen, wie Metall-Additive bestehende Produkte verbessern und völlig neue schaffen kann.

Bereit, Metall-Additive auszuprobieren? Kontaktieren Sie uns noch heute, um zu starten.