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头脑风暴:制作原型反映现实世界制造约束

由李·戈德堡|2017年10月2日

份子

3D打印和其它快速成型技术可导致设计师误入歧途,因为它们不具有相同的约束注塑,机械加工等生产技术受。在某些情况下,3D打印的雏形可满足项目的功能需求,但可能具有悬垂或其他功能,使之难以铸造或注塑模具。在其他情况下,一些快速原型系统可能无法达到需要的生产过程中所能提供的精度和分辨率。

我们问了好几个专家为原型选择合适成型过程为特定的应用上规避能力不匹配的技巧和策略,并公布他们的答案的缩写版本2017年10月印刷版PD&D。由于网络的神奇,我们能够在这里发表他们的答复全文。

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Naftali eder: -Stratasys公司有限公司:首先,考虑由所使用的3D印刷技术,其可以在强度,细节和光洁度方面极大地变化所产生的部分的物理特性。PolyJet的喷墨基于3D打印,例如,使用具有高细节的表面光洁度材料准确地表示所有的CNC或注塑件的非常精细的细节,而基于实塑料长丝的熔融层将更好地表示FDM技术最终使用部分的功能。当设计需要高公差配合表面或对准部件部件 - 的PolyJet将是理想的。当设计需要承载或高温能力的产品,然后FDM是更强的配合。孔通常应被设计尺寸过小,而配合面应被设计尺寸过大的,并随后加工。

对于设有薄壁元件,考虑三维的z轴强度印刷材料可能不站起来的最终产品的功能要求。对于这样的情况,使用扶壁或肋在壁的基部或本体的壁向上,只是为原型阶段。考虑到位螺纹的,你会添加到原型设计,只为两个部分保持在测试在一起的缘故,这将随后在最终的设计中移除一个“临时”钳。复合材料,如尼龙Stratasys公司12碳纤维的正确选择还可以帮助在这里。

仅仅因为您可以3D打印它,并不意味着您可以使用传统流程制造它。3D打印供应商经常弄错错误,误解了不转化为现实生产世界的打印机的某些功能。尽量避免对减肥制造具有挑战性的几何形状,例如盲孔,内部空隙和底切。即使您可以作为单一集成部分的原型,为了适合和功能测试,沿着与最终产品的相同的缝线打破零件。最后,仅使用3D打印超过您所设计的产品。用它来建造可以在随后的生产线本身内提供有助于帮助的制造工具,夹具,工具和定位设备。

纳夫塔利埃德尔是一个应用工程师与快速原型解决方案业务,Stratasys公司有限公司。

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科林·布莱恩 -3D系统:如果产品最终由除了添加剂制造(AM)以外的任何东西制造,则AM可以无意中的设计自由度是不同的可能性,可以无意地产生制造可能困难且昂贵的设计。

一种方法来尽量避免,这是为设计师与尽早的制造工程师参与 - 特别是在原型阶段,错误是昂贵的地址少。

在第一个实例中,为了选择最合适的技术/材料,设计人员必须了解并将要求(最终产品)传达给负责原型的工程师是必不可少的。具体而言,最终的材料和制造过程,以及任何特定的精度和表面光洁度要求。武装那些事实,原型工程师应该能够提供知情建议。

如果要评估原型的功能(以及形式),则可以获得无效的结果,并且如果使用错误的材料和/或技术,可以随后进行不必要的设计变化。这甚至适用于组件的方向,这可能会影响性能,这两者都可以从结构性角度以及表面光洁度 - 一个主要忽视的关键事实,或者在设计人员中甚至可能甚至不了解。

此外,如果特定的功能比其他的更重要的,它的当务之急这个信息是在原型阶段沟通。Part orientation (in AM) can often be a juggling act, and it’s also not uncommon for recommendations to be made (by the prototyping engineer) regarding adjustments to the geometry to make printing easier – these potential changes must, in turn, be discussed with the manufacturing engineer to ensure additional cost and unnecessary complexity isn’t being designed into the part.

科林布莱恩在高级应用开发中工作3D系统。他参与了许多行业的新的和现有应用程序,包括医疗,消费品,航空航天,汽车和赛车。他在式1的早期采用3D打印时有助于 - 特别是立体化 - 是开发3D系统的第一复合SLA材料的团队的一部分,专门为风洞应用开发。

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Eric Utley -原实验室:这一主题削减了有效设计的核心,因为原型的功能是最终创建的最终创建,准确的零件,用于市场的精心设计,最终产品。

在3D印刷或添加剂制造和注塑制造,加工和其他生产方法之间移动可能是有时棘手的业务。

为了确保添加剂成型和机械加工的平稳过渡,设计师应该在开发过程的早期考虑可加工性和可塑性的基本面。这将包括在寻找项目,如草案,半径,均匀的壁厚,和其他元素。第一站应该使用设计软件或在线工具,以帮助印刷,首先复制之前分析制造数字部分的设计。

材质方面的考虑也很重要,因为现在3D打印提供了几种不同的进程选择。For instance, technologies such as selective laser sintering (SLS) and Multi Jet Fusion (MJF) use commercial-grade nylons, direct metal laser sintering (DMLS) produces parts in fully dense metal (that is, if you’re considering metal rather than plastic), and PolyJet can be used for early stage prototyping of flexible elastomeric part designs.

虽然它似乎是各种3D打印技术的出现可能会引起混淆,平台扩展实际上有助于解决3D打印技术,可实现精确度或分辨率足以媲美生产过程快速原型的挑战。这里最好的建议是,设计者应该问自己哪些要素是零件的关键标准,如严格的公差或材料属性,然后使用3D打印技术,能够满足这些条件是最好的。

事实上,有几个3D印刷过程中,可用,可帮助设计人员和开发人员选择使用最适合他们需求的技术,并提供了比以往任何时候,以帮助那些原型设计的添加剂制造无缝迁移到成型,加工或其他方法更多的选择。

埃里克·厄特利是3D打印应用工程师原实验室。

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Dávidlakatos -Formlabs:任何产品设计或工程公司中最大的问题都是通过按时和预算提供的项目。在成立之前,3D印刷专注于帮助工程和设计师通过比以往任何时候都在内部的原型更容易实现。

与所有制造工具一样,当3D打印时,工程师或设计者需要了解工具的限制和功能。虽然3D打印在制造中迅速获得牵引力,但今天生产的绝大多数“东西”仍然使用非3D印刷技术制作。即使在原型化阶段,工程师和设计师也应该问自己:我将用什么工具来制造这一部分?然后,他们应该用那个工具的约束来设计这些部分。迭代3D打印的原型和用不同过程开发的原型(通常更接近最终制造方法),可以帮助降低原型和最终部分之间的间隙。

如今,3D打印是概念探索,测试设计迭代,开发概念证明以及设计可制造性的最佳选择。在某些情况下,3D打印甚至可能是生产的最佳选择 - 例如,在低批量生产的单独定制零件如听力辅助,牙齿对准器或制造夹具的情况下。在其他情况下,在印刷部件中最终将在产品(投资铸造,注塑,金属板等)中保持可制造性,在印刷部件中可以似乎是反直观的,但将保持您的过程诚实到那些最终能力可以产生的东西。

Dávidlakatos是首席产品官员Formlabs。他负责提供桌面3D打印体验的工程师,设计师和专业人士。

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约翰Sidorowicz -Xcentric模具工程:每个制造过程都具有优缺点,特别是当您因考虑速度,准确性,材料和成本时的优缺点。定义对您的项目最关键的是什么可能有助于您开始设计过程,并且肯定可以为您选择最佳制造方法。每个过程的设计通常具有不同的规则,并在项目开始时进行设计考虑将影响与原型化和生产相关的成本。

首先,在设计部件时使用的添加剂制造(或3D印刷)是原型,即一些设计特征可能需要改变用于注射成型,或生产重要的是要理解前面。这些建筑的设计考虑到设计的版本可以帮助你减少在项目的每个阶段,重新设计的需求。审议的几个项目:

  1. 在所选过程的空间限制之外的大型部分可以分为较小的碎片并以后组装。
  2. 避免在您的设计锋利的边缘可以提高精度。
  3. 几何角度大于45度时,需要在3D打印,这可能会在你的原型版本限制的复杂性支持。
  4. 厚厚的墙壁和挖空的内饰可以减少打印时间;然而,它们是将需要重新设计用于像注射成型的工艺的特征。

其次,要记住每一个制造过程都有自己的可以使用的材料的选择是很重要的。即使是类似的材料会有不同的表现,从过程到过程。例如,一个部分从ABS塑料使用FDM方法将不进行几乎一样强一个注射成型由于分层。了解这些材料的过程中的可用性,特别是如果准确的材料表示对您的零件或装配的关键是很重要的。

最后,别忘了问一位专家!依靠您的制造合作伙伴的技术支持,快速原型为注塑成型,我们可以帮助您回答您的技术问题或确保您与我们的材料合作伙伴联系,以帮助任何兼容性需求。

John Sidorowicz是销售和客户服务的VPXcentric模具工程。

#

格雷格保尔森 -xometry.:我要确保我们未模糊的边缘快速原型和直接数字化制造使用添加剂技术(3D打印)。添加剂制造是商店中的另一组工具来构建零件,就像注塑成型具有壁厚考虑,或者数控加工不喜欢锋利的内角,有些方法可以为添加剂设计,可以使工艺成为生产的固体步骤。设计添加剂过程并使用它以实现最终结果直接数字化制造并能给出显著的设计灵活性与消减技术。不幸的是 - 对大多数用户的知识是不是固体,并有大量的试验和错误的!

使用3D打印它是打印机,而不是打印,这决定了您的部件将如何结果。公差是全局的,机器正在读取您提供的3D CAD。作为一般规则,我通常期望任何粉末床融合过程如SLS或DML等千分之一英寸运行。因此,如果您的设计具有应为+0.000,-0.010“的关键边缘,我会推荐CAD.配置为最小端,允许高达0.010“的增长与名义(或天堂禁止,最大程度)的增长。我知道,在快速原型上为3D打印创建特殊的CAD配置听起来像不必要的劳动力,但它通常是您的原型交配或需要手动返工的差异。

添加剂可以是制造市场中的严重竞争者 - 尤其是“质量配置”成为期望,技术更新更频繁地发生。它与其他传统制造的部件完美。例如,我看到3D打印在设计中可能需要频繁转换像带有PCB括号的物联网设备的设计的强度。您在机器人学中使用的自定义工具和最终效果。通过金属印刷,我们看到曾经施用或金属注射成型的零件的上升。您可以利用技术固有的更轻松的设计考虑因素。如果您令人担忧,请与应用专家交谈并阅读设计指南以获得最佳实践!

Greg Paulsen领导xometry的应用工程团队由添加剂(3D打印)和传统制造专家组成。xometry.com.是一个在线的制造平台,作为一个一站式的定制部件。


提交:工业自动化那法兰•支撑•安装架•括号


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