Chiến lược thiết kế in 3D cho sản xuất phụ gia (DfAM)

Ngày tạo: 03/09/2020 3:06:29 CH

Thiết kế cho Sản xuất Phụ gia (DfAM) là quá trình điều chỉnh thiết kế của bạn để sản xuất rẻ hơn, nhanh hơn hoặc hiệu quả hơn. Thực hiện thiết kế phù hợp cho các kỹ thuật sản xuất phụ gia có thể tăng năng suất, tiết kiệm thời gian và chi phí khi xây dựng quy trình sản xuất của bạn bằng cách đảm bảo rằng máy in 3D của bạn được sử dụng hiệu quả.

 

Trong vài năm gần đây, sự tiến bộ trong công nghệ in 3D đã tạo ra những cơ hội mới trong thiết kế cho quá trình sản xuất phụ gia. Lần đầu tiên, các bộ phận phức tạp về mặt hình học có thể dễ dàng tạo ra như các bộ phận đơn giản. Quan trọng hơn, các bộ phận này có thể được thiết kế với các yêu cầu chức năng.

Có một số lĩnh vực chính mà thiết kế cho sản xuất phụ gia có thể chứng minh sự chuyển đổi sang quy trình sản xuất và phát triển hiện đại.

1. Thiết kế cho Sản xuất Phụ gia so với Thiết kế cho Sản xuất Truyền thống có gì khác biệt ?

Theo truyền thống, khi thiết kế một bộ phận cho phay CNC, bạn cần phải xem xét chế tạo và kiểu máy, khả năng và khối lượng làm việc của nhà máy. Những cân nhắc này đều do máy điều khiển, trong khi các tính năng có dung sai cao, thay đổi công cụ và thiết lập đều do máy điều khiển.

Thiết kế cho in 3D có một số điểm tương đồng với sản xuất truyền thống. Một số khía cạnh của thiết kế in 3D phụ thuộc vào quy trình và một số phụ thuộc vào máy in. Vì in 3D là một quy trình cộng với quy trình trừ nên các mặt cắt của các bộ phận được ép lên nhau, từng lớp một, để xây dựng mô hình của bạn. Số lượng hoạt động và các công cụ cần thiết được đơn giản hóa chỉ còn một hoặc hai, giúp loại bỏ các cân nhắc về vận hành như thay đổi công cụ, thanh lý dụng cụ, thiết lập và kho gia công tùy chỉnh thường cần trước khi bắt đầu công việc CNC.

Ví dụ: một bộ phận được sản xuất bằng phay CNC, bao gồm năm hoạt động riêng biệt, sử dụng ba công cụ cắt khác nhau, hai thiết lập và một bộ hàm mềm tùy chỉnh có thể được sản xuất bằng máy in 3D trong một thao tác duy nhất, sử dụng một công cụ và không thiết lập bổ sung. Sự đơn giản hóa tương tự cũng áp dụng cho các bộ phận yêu cầu 20 thao tác, tám công cụ và bốn thiết lập. Điều này mở ra nhiều cơ hội thiết kế nhưng cũng đi kèm với những hạn chế trong thiết kế của bạn.

Một trong những lợi thế lớn nhất của sản xuất phụ gia là một bộ phận phức tạp cũng dễ thiết lập như một bộ phận cơ bản.

Chúng ta hãy lấy hai thiết kế bộ phận khác nhau làm ví dụ - Thiết kế số 1 là một bộ phận đơn giản với một lỗ thẳng đứng và Thiết kế số 2 có một lỗ góc cạnh, không đơn giản để sản xuất.

Thiết kế số 1 sẽ yêu cầu thiết lập gia công đơn giản nếu bạn đang phay. Thiết kế số 2 sẽ cần một cỗ máy phức tạp hơn hoặc một thiết lập cố định phức tạp hơn. Hai cách tiếp cận gia công hoàn toàn khác nhau cho một sự khác biệt nhỏ trong thiết kế.

2. Cô lập các tính năng phức tạp về mặt hình học trong DfAM

 

Một trong những hạn chế của quy trình là các bộ phận có tính dị hướng, do đó độ bền vật liệu sẽ khác nhau dọc theo các mặt phẳng song song với giường in và dọc theo trục bình thường của nó. Thật khó để phá vỡ các bề mặt nhưng rất dễ dàng để tách ra ở các đường nối giữa các lát vật liệu kín đáo.

 

 

Vì vậy, với thiết kế sản xuất phụ gia, điều quan trọng không phải là đặt suy nghĩ vào khả năng in của một bộ phận, mà là hiệu suất của nó và cách nó đáp ứng các yêu cầu chức năng của bạn.

Chúng ta có thể tổng hợp điều này bằng cách sử dụng một hình tứ diện đơn giản làm ví dụ. Lần lặp đầu tiên của điều này là một loại hình khối cơ bản. Nó hoạt động, nhưng về cơ bản nó giống như một mô hình CAD khối. Đây sẽ là một bản in chín giờ và có giá $ 12,63 USD.

Nếu chúng tôi muốn trải qua nhiều bản sao hoặc bản sửa đổi của mô hình này, chúng tôi có thể muốn thực hiện một số cải tiến để tiết kiệm thời gian và chi phí. Chúng ta có thể giảm thời gian in bằng cách cắt bỏ rất nhiều vật liệu ở trung tâm nhưng vẫn duy trì tính toàn vẹn cấu trúc của phần có các đường gân thay vì một khối đặc như đã thấy.

 

 Phiên bản đó của bộ phận này sẽ mất sáu giờ và tốn $ 6,12 USD để in, nhưng từ quan điểm cấu trúc, bộ phận này là dị hướng. Khi chúng ta đặt một tải trọng lên bộ phận, nó có thể bị cắt dọc theo các đường lớp. Vì vậy, chúng ta cần xem xét lại các yêu cầu của phần này.

 

Chúng tôi quan tâm đến độ bền vì nó có thể cần phải chịu tải trọng lớn và chúng tôi cũng quan tâm đến các góc cần thiết để biến nó thành một tứ diện đều

Với in 3D, bạn có thể cô lập các thành phần phức tạp quan trọng, trong trường hợp này là các góc. Chúng tôi đã phá vỡ các yếu tố dị hướng của bộ phận bằng các chốt trong khi vẫn bảo toàn hình dạng tổng thể. Nếu cần thay đổi bất cứ điều gì về bộ phận, mỗi đơn vị góc là lệnh in kéo dài nửa giờ và có giá $ 0,50 USD. Vì vậy bạn có thể lặp lại nhanh hơn nhiều trên mỗi khớp nếu cần và nếu bạn muốn thay đổi kích thước thì  tất cả những gì bạn phải làm là hoán đổi các chốt- những chốt không in lại các góc.

Ở đây, in 3D là hoàn hảo cho thiết kế này vì chúng tôi đã tách biệt các tính năng phức tạp về mặt hình học. Đây là chìa khóa để thiết kế sản xuất phụ gia. Xác định những khía cạnh nào của thiết kế có thể cho phép của quá trình từng lớp. Điều này ảnh hưởng đến chi phí và thời gian in, cải thiện quy trình làm việc và chức năng bộ phận, đồng thời giúp việc lặp lại và sửa đổi dễ dàng hơn.

Data Design Vietnam

Nguồn: Mecsoft

https://datadesign.vn/markforgedPrinter

 

---

Tags: data design Viet Nam data design ddv markforged price 3d markforged markforged carbon markforged 3d printer markforged metal mark two 3d printer markforged máy in 3d máy in kim loại máy in markforged