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制作原型反映了现实世界的制造限制

经过李戈德伯格|2017年9月25日

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3D打印和其他快速原型技术可以误入歧途,因为它们没有相同的限制,即注射成型,加工和其他生产技术受到相应的限制。在某些情况下,3D印刷原型可以满足项目的功能要求,但可能具有悬垂或其他特征,使其难以铸造或注塑。在其他情况下,一些快速的原型系统可能无法达到生产过程可以提供所需的精度或分辨率。

我们向避免能力不匹配的提示,以及为特定应用程序选择正确的原型过程的策略以及发布缩写版本的答案2017年10月印刷版PD&D。由于网络的魔力,我们可以在此处发布他们回复的全文。

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Naftali eder: -Stratasys Ltd.:首先,考虑使用3D打印技术产生的部分的物理特性,这可能在强度,细节和完成方面变化很大。基于PolyJet喷墨的3D打印,例如,使用具有高细节表面的材料精确地代表CNC或注塑部件的所有细节,而基于真实塑料灯丝的熔融层的FDM技术更好地代表最终用部分的功能。当设计需要高公差配合表面或对准部件的部件时 - PolyJet将是理想的。设计需要承载或高温能力的产品时,FDM是更强大的。通常应按尺寸设计孔,而配合表面应设计过大,然后随后加工。

对于具有薄壁的元素,请考虑3D印刷材料的Z轴强度可能无法达到最终产品的功能要求。对于这种情况,在墙壁底部使用支架或肋骨,或者围墙,仅用于原型阶段。考虑一个“临时”夹子代替螺纹,只要将两部分保持在测试中,您将添加到原型设计的螺纹设计,然后将在最终设计中除去。正确选择诸如Stratasys尼龙12碳纤维的复合材料也可以帮助这里。

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。

naftali eder是一个应用工程师快速原型解决方案业务,Stratasys Ltd。

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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。

尝试和避免这一点的一种方法是为设计师尽早与制造工程师互动 - 尤其是在原型阶段,错误地解决了昂贵的阶段。

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,如果特定特征比其他特定功能更为关键,则必须在原型阶段传送此信息。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 -PROTO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。

为确保从添加剂到模塑和加工的顺利过渡,设计人员应在开发过程中提前考虑可加工性和可模则基础。这将包括查看草稿,半径,均匀壁厚和其他元素等物品。第一个停止应使用设计软件或在线工具来帮助分析数字部件设计,以便在打印第一次复制之前进行可制造性。

材料考虑也很重要,因为3D打印现在提供了几种可供选择的不同过程。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.

似乎各种3D印刷技术的出现可能导致混淆,但平台的扩展实际上有助于解决3D印刷技术快速原型设计的挑战,这可以实现与生产过程相当的准确性或分辨率。这里的最佳推荐是设计人员应该问自己是哪些元素是部分的关键标准,例如容忍或材料属性,然后使用满足这些标准的3D打印技术。

事实上,拥有几种可用的3D打印过程,有助于设计人员和开发人员选择最适合其需求的技术,并提供比以往更多的选择,以帮助这些原型设计无缝地从添加剂制造到模塑,加工或其他方法。

Eric Utley是一个3D打印应用工程师PROTO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.。他负责为工程师,设计师和专业人士提供桌面3D打印经验。

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John Sidorowicz -Xcentric模具与工程: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,在使用添加剂制造(或3D打印)设计待定原型的部件时,重要的是要了解一些设计特征可能需要改变用于注塑或生产。将这些设计考虑构建成设计版本可能会帮助您降低项目每个阶段的重新设计的需求。一些物品供考虑:

  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. 避免设计中的尖锐边缘可以提高精度。
  3. 大于45度的几何角将需要在3D打印中支持,这可能会限制原型版本中的复杂性。
  4. 厚壁和挖空室内设计可以减少打印时间;然而,它们是需要重新设计的特征,以便为注射成型等过程。

其次,重要的是要记住每个制造过程都有自己的选择可以使用的材料。即使类似的材料也可能与过程不同地表现不同。例如,使用FDM方法由ABS塑料制成的部件几乎与由于层状引起的注塑成型的部分。通过过程理解这些材料的可用性非常重要,特别是如果准确的材料表示对您的部件或大会至关重要。

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模具与工程。

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Greg Paulsen -xometry.:我想确保我们将边缘模糊到快速原型设计和直接数字制造业使用添加剂技术(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制造业并且可以提供显着的设计灵活性与减数技术。不幸的是 - 大多数用户的知识并不像坚定,并且有很多审判和错误!

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.是一个在线制造平台,可作为自定义部件的一站式商店。


提交:法兰•支撑•安装架•括号那快速原型设计


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