Hur man designar för additiv tillverkning

Att designa för additiv tillverkning kan vara en utmaning, men det är också en rolig och givande process. Den här guiden kommer att diskutera tips och tricks som hjälper dig att skapa design som är perfekt för 3D-utskrift. Vi kommer också att titta på några fördelar med additiv tillverkning och hur det förändrar verksamheten i ett företag.

Vad är additiv tillverkning?

Additiv tillverkning är en teknik som bygger objekt genom att successivt lägga till material lager-på-lager tills objektet skapas. Det är mer känt som 3d-utskrivning. AM-teknik har funnits sedan 1980-talet.

I början var det begränsat när det gäller användbara material och vilken typ av föremål vi kunde skapa på grund av tryckprocessens storlek och formbegränsningar. Nuförtiden finns det flera 3D-utskriftsteknik, maskiner och tillgängliga material, vilket innebär att det finns väldigt få föremål som inte kan tillverkas med denna teknik.

Fördelar med additiv tillverkning jämfört med traditionella tillverkningsprocesser

Additiv tillverkning ger en mängd fördelar. De inkluderar:

• Minskad ledtid mellan design och slutprodukt.
• Ökad designfrihet.
• Ökad noggrannhet.
• Minskat materialslöseri.
• Flexibilitet i produktionen – till exempel små serier eller engångsproduktioner kan vara ekonomiskt lönsamma.

Dessa faktorer gör additiv tillverkning idealisk för småföretag och nischmarknader där klassiska tillverkningsprocesser inte skulle vara genomförbara. Dessutom, eftersom fler produkter är designade med additiv tillverkning i åtanke från början, kommer vi sannolikt att se en minskning av den totala kostnaden för varor och en ytterligare ökning av designfriheten.

Hur man designar för additiv tillverkning

Innan du börjar designa för additiv tillverkning måste du överväga några viktiga saker. Låt oss ta en titt.

1. Se till att 3D-modellen är vattentät

En av fördelarna med design för additiv tillverkning är att den låter dig skapa komplexa geometrier som skulle vara omöjliga att uppnå med traditionella tillverkningsmetoder. Detta innebär dock också fler vattenmöjligheter att komma in i designen och orsaka problem. För att säkerställa att din 3D-modell är vattentät måste du ta några extra steg under designprocessen.

• Se till att alla kanaler och håligheter i designen är förseglade. Om det finns några områden där vatten kan komma in, lägg till avlopp eller andra funktioner för att hålla vattnet ute.
• Om du hittar några läckor i din design kan du åtgärda dem genom att lägga till eller flytta hörn tills nätet är helt tätt.
• Ett annat sätt att förhindra läckor är att använda ett nät med högre upplösning. Detta kommer att skapa en jämnare yta som är mindre benägna att ha luckor eller hål. Balansera nätets upplösning med modellens komplexitet. Om nätet är för tätt kommer det att vara utmanande att redigera och sakta ner din dator.
• Slutligen, överväg att använda material som är naturligt resistenta mot vatten, såsom vissa typer av plast eller metaller. Dessa försiktighetsåtgärder kan hjälpa till att säkerställa att din 3D-modell tål vattenexponering.

2. Kontrollera krympning och skevhet

Mitt i allt prat om design för additiv tillverkning är det viktigt att inte tappa bort det faktum att efterbearbetning fortfarande spelar roll. Ett område som fortfarande behöver uppmärksamhet är krympning och skevhet (se hur man undviker skevhet i 3D-utskrifter).

Traditionella tillverkningsmetoder styrs av designegenskaper som avfasningar och dragvinklar. Men med additiv tillverkning kan konstruktionens orientering avsevärt påverka krympning och skevhet. Som ett resultat är det viktigt att kontrollera dessa defekter innan byggprocessen påbörjas. Genom att göra det kan du undvika överraskningar och säkerställa att dina delar uppfyller designspecifikationerna.

3. Tänk på överhängen

När du designar för additiv tillverkning bör du ha överhängen i åtanke. Överhäng uppstår när en del av designen hänger över utrymmet utan stöd. Detta kan vara problematiskt eftersom materialet avsätts lager för lager under tryckprocessen. Ingenting undertill stöder materialet, vilket kan kollapsa och förstöra trycket.

Lägg till stöd till designen för att ge stabilitet under utskrift. Alternativt kan vinkeln på överhänget justeras så att det är mindre benägna att kollapsa. Så länge du inte förbiser detta område när du designar för additiv tillverkning kan du vara säker på att producera högkvalitativa utskrifter.

4. Tänk på styrkan hos modellen

När man designar för additiv tillverkning är det avgörande att ta hänsyn till modellens styrka. Till skillnad från traditionella tillverkningsmetoder bygger AM delar lager för lager från en pool av vätska eller pulver. Som ett resultat kan dessa delar vara svagare i vissa riktningar och mer känsliga för brott.

För att säkerställa att din AM-del är tillräckligt stark för att klara påfrestningarna vid användning är det viktigt att överväga dess orientering under designprocessen. Till exempel, om du designar en del som kommer att uppleva höga stressnivåer i en viss riktning, överväg att orientera delens lager så att de löper vinkelrätt mot den riktning.

Som ett resultat måste DfAM-ingenjörer noggrant överväga styrkan hos materialen de använder och designen av själva delen för att skapa slutliga funktionella produkter.

5. Kontrollera upplösningen

När man designar komponenter för additiv tillverkning är det viktigt att ta hänsyn till modellens upplösning. Upplösningen är en mindre funktion som kan skrivas ut exakt, och den begränsas av storleken på avsättningsmunstycket och skikttjockleken. Till exempel skulle en modell med en upplösning på 0,1 mm inte kunna skriva ut detaljer som är mindre än 0,1 mm.

Modeller med högre upplösning är dyrare att tillverka, men de kan vara viktiga för att skriva ut fina detaljer eller komplexa geometriska former. När du väljer en upplösning för din modell är det avgörande att balansera kostnad och noggrannhet.

6. Tänk på flykthålen

När du skapar ett objekt med flera delar som måste fästas måste designers tänka på att det kommer att finnas tomrum eller mellanrum mellan delarna. Dessa tomrum kan orsaka problem under utskrift, eftersom de fångar in luft och förhindrar att delen fäster korrekt till byggplattan. Ett sätt att lösa detta problem är att inkludera utrymningshål i designen.

Utrymningshål är små öppningar som gör att luft och överskottsmaterial kan strömma ut under tryckprocessen, vilket förhindrar instängd luft från att orsaka problem under tryckprocessen. Så att inkludera utrymningshål i designen är avgörande för alla som är intresserade av att designa för additiv tillverkning.

7. Undvik underskärningar och skarpa hörn

Design är avgörande vid 3D-utskrift. Ett vanligt misstag är att designa föremål med underskärningar eller skarpa hörn. Dessa funktioner kan se bra ut på en datorskärm men kan orsaka problem under utskrift. Anledningen är det 3D-skrivare bygga objekt ett lager i taget.

Om ett föremål har ett underskärning kan det hända att skrivaren inte kan lägga ner materialet ordentligt, vilket resulterar i en svag eller deformerad del. Skarpa hörn kan också orsaka problem, eftersom de är benägna att skeva eller gå sönder under utskrift. Därför är det bättre att förhindra underskärningar och skarpa hörn genom att välja design som du enkelt kan skriva ut utan problem.

Testa din design innan du skickar den till skrivaren

Nu när du vet hur du designar för additiv tillverkning är det viktigt att testa din design innan du skickar den till din 3D-skrivare. Detta gör att du kan bedöma hur designen fungerar i den additiva tillverkningsprocessen och identifiera potentiella problem. Det är också ett utmärkt sätt att få en uppfattning om kostnaderna för 3D-utskrift av din produkt.

När du har testat din design och är nöjd med resultatet kan du skicka den till skrivaren. Med dessa värdefulla tips i åtanke kan du se till att din produkt skrivs ut korrekt och enligt dina specifikationer.