Невозможно было бы охватить все аспекты курса metal AM за столь короткое время. В сочетании с гранулированными уроками о том, когда менять фильтры и как устанавливать лопасти рекоатера, есть большие уроки о том, когда, как и почему использовать аддитивное производство металла. Ниже я суммировал лишь некоторые из этих общих моментов:
Чтобы определить варианты использования AM, рассмотрите преимущества, выходящие за рамки геометрии детали. Легкий вес, консолидация сборки и сокращение количества деталей-все это веские причины для использования AM, но могут быть и другие скрытые преимущества. Форсунка топливного двигателя GE LEAP, например, известна тем, что объединяет 20 деталей в одной. Там, где раньше каждый отдельный компонент сборки был бы проверен, теперь есть только одна деталь — что значительно экономит время и затраты.
Металлы, к которым вы привыкли, могут быть не теми металлами, которые вы хотите печатать деталь. Алюминий является одним из примеров-он более сложный для печати и требует более высокой мощности лазера из-за его отражательной способности. Если деталь не требует алюминия для тепловых свойств или какой-либо другой характеристики, другие материалы, такие как титановые сплавы, могут обеспечить более лучшие результаты 3D-печати.
Готовьтесь к компромиссам.
Между скоростью, плотностью и качеством поверхности, вы можете выбрать два. Металлические 3D-принтеры могут производить детали такой же плотности, как отливки или лучше, но это, вероятно, означает замедление скорости печати с лучшим качеством поверхности. Или, печать может быть оптимизирована для скорости за счет плотности и качества поверхности. Расставьте приоритеты по наиболее важным требованиям для каждой детали. Если деталь будет обработана после окончания процесса, то шероховатая поверхность не будет представлять большой проблемы.
Учитывайте этапы постобработки в конструкции. Большинство металлических деталей AM нуждаются в механической обработке, поэтому учитывайте это на этапе проектирования. Например, распечатайте вкладки или добавьте плоские поверхности на органическую деталь, чтобы у наладчика был способ ее закрепить позже. В конце концов, когда эта деталь выходит из принтера, это уже металлообработка.
К тому времени, когда 3D-печатная деталь попадает на финишную обработку, она достигает большей части своей добавленной стоимости. Металлическая 3D-печатная деталь, скорее всего, будет компонентом почти чистой формы, больше похожим на литье, чем на заготовку. Поэтому организации должны использовать квалифицированных наладчиков, чтобы сделать 3D-печатные детали, иначе они рискуют заплатить за заготовку дважды.
Люди с более чем 20-летним опытом проектирования деталей для механической обработки (или ковки или литья) имеют глубокие знания об ограничениях, связанных с этим процессом, и им трудно отказаться от этих знаний, чтобы принять свободу проектирования AM. Я видел, как у людей взрываются мозг во время семинаров AM, когда они понимают, как много предположений или предубеждений так тесно связано с их производственным опытом. Как я уже говорил, просто спросите кого-нибудь: “почему отверстие круглое?- и посмотрите, как они отреагируют.
Но теперь, когда отверстие может быть любой формы, какой она должна быть? В этом и заключается проблема: мы привыкли проектировать так много ограничений, что как только эти ограничения снимаются или ослабляются, мы часто не знаем, с чего начать. К счастью, именно на этом сегодня сосредоточено большое количество исследований в области инженерного дизайна, а именно: как быть творческими с AM?
Благодаря финансированию со стороны Национального научного фонда, мои коллеги и я работали, чтобы провести эксперименты в наших классах и лабораториях и оценить различные способы обучения дизайну для AM (DFAM). Наши исследования до сих пор были сосредоточены главным образом на упорядочении и последовательности знаний DFAM, а также на характере и содержании последующей задачи проектирования. Мы делим ДФАМ на ограничительные и оппортунистические. Ограничительные стратегии проектирования используются для смягчения ограничений процесса АМ, таких как тонкие стенки, выступы, деформация/искажение и анизотропия. Оппортунистические стратегии конструкции используются для инноваций с помощью AM. К ним относятся консолидация деталей, сетчатые структуры, оптимизация топологии и массовая настройка. Проблемы проектирования варьируются от открытых (например, разработка решения для просмотра смартфона без рук) до сильно ограниченных (например, допуски для сопрягаемых интерфейсов, время сборки или материальные ограничения). Некоторые проблемы носят конкурентный характер, в то время как другие-нет.
Прежде всего, учащимся намного легче изучать, использовать и запоминать ограничительные аспекты (ограничения) DFAM по сравнению с оппортунистическими аспектами. Это не должно удивлять, учитывая, насколько мы привыкли иметь дело с ограничениями.
Первое, что большинство практикующих инженеров почти всегда хотят знать, - это рекомендации по проектированию для данного процесса.
Во-вторых, мы не видим огромных успехов в конструкции, как только вводятся оппортунистические аспекты DFAM. Мы рассмотрели порядок противопоставления ограничительного и оппортунистического и мы не видим существенных различий в показателях полезности, уникальности и общей креативности. Техническое совершенство (осуществимость успешной печати) действительно улучшается, но это в основном связано с изучением ограничительных аспектов DFAM.
Если задача проектирования связана с оценкой, то студенты будут меньше рисковать и будут менее творческими, когда дело доходит до АМ. То же самое происходит и в промышленности. Готовность быть креативным с AM в существующем проекте, по которому вас будут оценивать, напрямую связана с корпоративной культурой неудачи. Отношение к неудаче в аэрокосмической или медицинской компании, например, очень отличается от потребительской продукции, и хотя никто не любит неудачи, те, кто готов принять и учиться на неудачах, также раздвигают границы и учатся быть наиболее творческими с АМ.
