Produktionsreife Additive Fertigung durch intelligentes DFAM-Design freischalten

Veröffentlicht am 27. September 2023

Bestehende Teile mit additiver Fertigung zu replizieren ist machbar, nutzt aber selten das volle Potenzial der Technologie. Um maximale Performance, Kosteneinsparungen und Materialeffizienz zu erreichen, sollten Sie von Grund auf neu designen – mit additivespezifischen Chancen und Constraints im Blick: Design for Additive Manufacturing (DFAM).

DFAM erweitert das etablierte Konzept von Design for Manufacturability (DFM), indem es Prozessplanung direkt in die Produktentwicklung integriert. Während DFM auf konventionelle Methoden wie Urethan-Guss oder Spritzguss fokussiert, maßschneidert DFAM das Design für industrielle additive Prozesse, um konkurrierende Faktoren auszubalancieren und das effizienteste, kosteneffektivste Bauteil zu produzieren.

Ein produktionsreifes Bauteil zu erstellen ist mehr als nur „Drucken“ zu drücken. DFAM führt Designer dazu, dieselbe Performance wie traditionell gefertigte Teile zu erreichen, während Lead Times geslasht, Werkzeugkosten eliminiert und Designfreiheit maximiert werden. Durch frühes Einbetten von DFAM-Richtlinien können Teams die strategischen Vorteile der additiven Fertigung voll ausschöpfen.

Nachfolgend zentrale DFAM-Prinzipien, die Prototypen-Level-Additive-Builds von echten produktionsreifen Teilen unterscheiden:

Überhänge minimieren und Stützstrukturen reduzieren

Jede Schicht eines additiven Builds hängt von der darunterliegenden für Support ab. Features wie große Überhänge oder offene Sektionen erfordern oft zusätzliche Stützstrukturen, um Verzug zu verhindern und Toleranzen zu halten. DFAM-konforme Designs sind selbsttragend, was Materialabfall und Nachbearbeitung reduziert. Sind Stützen unvermeidbar, orientieren Sie das Bauteil so, dass Stützreste in nicht-sichtbaren Bereichen liegen, wodurch Schleif- und Finish-Zeit sinkt.

Bauteilorientierung

Während additive Drucker Bauteile aus zahlreichen Winkeln bauen können, beeinflusst die Bauorientierung Oberflächenfinish und Dimensionsgenauigkeit. Da Toleranzen durch geringste Abweichungen verletzt werden können, hilft die Evaluation mehrerer Orientierungen in der frühen Designphase, die optimale Baurichtung zu identifizieren, die Spezifikationen erfüllt und Produktion strafft.

Multi-Part-Baugruppen konsolidieren

Komplexe Geometrien, die in konventioneller Fertigung Multi-Part-Assemblies erfordern, können mit additiven Methoden oft in ein einzelnes Bauteil vereint werden, was Montagearbeit und -kosten schneidet. Beispiel: Als Steelcase einen Armcap redesignete, transformierten wir eine 3-Teile-Assembly in eine nahtlose Komponente mit mehreren Funktionszonen.

Generatives Design zur Bauteiloptimierung nutzen

Additive Fertigung ermöglicht einzigartige Geometrien, die Designern den Einsatz generativer Tools – Topologieoptimierung, Gitterstrukturen und mehr – erlauben, die interne Architektur eines Bauteils basierend auf Hunderten Variablen zu maßschneidern. Gitterdesigns ermöglichen präzise Kontrolle über Festigkeit und Materialdichte über verschiedene Regionen, sodass ein einzelnes Bauteil variable Performance-Anforderungen erfüllen kann.

Die wichtigste additive Fertigungs-Design-Überlegung

Diese Richtlinien sind wertvoll, aber die größte Barriere für die Adoption produktionsreifer additiver Fertigung bleibt der Skills Gap im Produktdesign. Der kritischste Schritt ist, additive-Fertigungs-Experten von Anfang an einzubinden. Sie können Designmodifikationen empfehlen, die Kosten und Performance optimieren, und kennen Supply-Chain-Effizienzen wie On-Demand-Produktion und virtuelle Lagerhaltung. Je früher Sie mit erfahrenen AM-Designingenieuren partnerschaftlich zusammenarbeiten, desto größer der Upside Ihres Übergangs.

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