Легкость - заметное преимущество, связанное с повышенной геометрической сложностью. Даже базовая оптимизация может значительно снизить затраты и время печати, но наиболее значительные преимущества заключаются в продвинутой работе с решеткой (которая часто требует специального программного обеспечения для оптимизации топологии). Решетки могут еще больше снизить вес и снизить стоимость оптимизированных деталей, в то же время создавая геометрию, невозможную для традиционного производства.
Традиционное производство позволяет обрабатывать прямые отверстия, но аддитивное производство позволяет получать отверстия более сложной формы. Это преимущество проявляется чаще всего при проектировании охлаждающих каналов.
Некруглые отверстия также проще создавать с помощью аддитивного производства. Компания Rejto продемонстрировала распылитель для цистерны сжиженным природным газом, где эффективность использования топлива увеличилась на 67 процентов после перехода от традиционной конструкции распылителя к распылителю с внутренними проходами и выпускными отверстиями в форме капли.
С помощью DFAM компания Rejto объединила сборку с 20 деталей до одной, снизила ее вес на 25 процентов, снизила стоимость на 30 процентов. Сопло оказалось в пять раз более долговечным благодаря аддитивной конструкции и позволило сэкономить более 80 процентов времени на изготовление. Rejto отгрузило 30 000 деталей за три года, что является большим объемом для лазерной наплавки порошкового покрытия.
Некруглые отверстия
Проектирование с учетом возможностей процессов AM
Самые большие проблемы, связанные с технологическим процессом аддитивного производства:
допуски, точность при спекании,
стратегии поддержки материала,
максимальная и минимальная толщина стенки,
соотношение сторон,
стратегии удаления порошка.
Особенно важны допуски для процессов AM, в которых используются печи для спекания. Усадка деталей в печи составляет примерно 20 процентов, что затрудняет соблюдение геометрических допусков. Настольные системы способны прогнозировать размерные возможности с точностью до ± 0,8 процента, но для точных размеров я рекомендую вторичную обработку - будь то обработка с ЧПУ, электроэрозионная обработка, шлифование или любой другой метод обработки. Детали AM полностью совместимы с традиционными операциями обработки, термообработки и сварки.
Технологи должны спланировать поправку на силы, которые деталь будет испытывать в процессе спекания. К ним относятся силы тяжести, усадочное усилие, деформация плотности, трение и вращение центра тяжести.
Возможно, потребуется сконструировать опоры в виде деталей с длинными перемычками или выступами. Как правило, для свесов более 60 градусов и больших круглых отверстий требуется опора и лучше в таких случаях изменить конструкцию детали. Добавление ребра устраняет необходимость в этой опоре.
Обеспечение деталей с приемлемым соотношением сторон - еще один важный аспект конструкции деталей, изготовленных аддитивным способом. Высокие и тонкие детали могут опрокинуться или деформироваться во время спекания. Конкретное соотношение высоты к толщине, необходимое для правильного спекания, зависит от оборудования спекания.
Для впрыскивания связующего детали необходимо извлечь ее из сборочной зоны после процесса печати. Во время стадии удаления порошка детали довольно хрупкие, поэтому для эффективного удаления порошка его удаляют с помощью щетки или сжатого воздуха.
Инструменты для DFAM
Традиционный САПР позволяет выполнять базовую консолидацию сборки, изменять форму отверстий для увеличения опор, добавлять скругления или фаски и даже выполнять облегчение конструкции. Когда технолог познакомится с программным обеспечением САПР, выполнение этих задач может занять от пяти до 15 минут.
Генеративное проектирование использует органический подход
После ввода ограничений детали и некоторых основных параметров программное обеспечение наращивает деталь, добавляя материал в местах с высокими напряжениями и удаляя материал в местах с низкими напряжениями.
Оптимизация топологии устанавливает нагрузки, граничные условия и ограничения для оптимизации использования материалов. Как и в случае генеративного дизайна, получаемые геометрические формы обычно чрезвычайно трудно или невозможно получить с помощью обычных производственных методов. Программное обеспечение для создания решеток использует тот же подход, преобразуя толстые геометрические секции в решетки и регулируя размер, толщину и структуру ячеек для создания желаемой решетки. Это значительно снижает вес при сохранении структурной целостности.
