隨著時(shí)間的推移牡属,3D打印(又名增材制造)的應(yīng)用已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了制作原型。現(xiàn)在扼睬,該技術(shù)已經(jīng)在制造業(yè)中占據(jù)了一席之地逮栅,如:由洛克希德馬丁公司和美國(guó)宇航局建造的朱諾太空船目前正在木星軌道上完成其任務(wù),攜帶了十三個(gè)3D打印的波導(dǎo)支架补搅。
Activated Research Co.使用3D打印技術(shù)為其Polyarc氣相色譜催化微反應(yīng)器開發(fā)新設(shè)計(jì)安蔚,僅需15個(gè)月即可投入市場(chǎng)。
雷神公司將3D打印用于制造火箭發(fā)動(dòng)機(jī)众被、鰭片和導(dǎo)彈的控制部件简些,制作時(shí)間僅需幾小時(shí)而不是幾天。
據(jù)報(bào)道唤抚,波音在2016年創(chuàng)造了迄今為止最大的3D打印產(chǎn)品篱撩,即一種用于制造777飛機(jī)的夾具,創(chuàng)造了世界紀(jì)錄说庶,據(jù)報(bào)道其制造時(shí)間縮短了數(shù)周缓鞠。
在這些情況下檩渐,結(jié)果包括更多的功能、更低的重量和更低的制造成本业抵,而且這三種都是常見的剃拇。以下六個(gè)因素使這些好處成為可能:
1.優(yōu)化設(shè)計(jì)
精心設(shè)計(jì)的3D打印部件遵循許多與注塑成型相同的規(guī)則。這些包括:在相鄰表面之間使用漸變過渡厦碎。消除橫截面和零件體積的巨大差異害淤。避免經(jīng)常在成品工件上產(chǎn)生殘余應(yīng)力的尖角。注意薄的無支撐壁不會(huì)打印得太高拓售,或者它們可能會(huì)彎曲或翹曲窥摄。而淺角度的表面往往會(huì)留下丑陋的“階梯式”表面,這使得它們不具備美容特征础淤,因此需要盡可能將它們弄平崭放。
2.拋棄傳統(tǒng)
最戲劇性的3D打印部件設(shè)計(jì)利用3D的能力來創(chuàng)建“有機(jī)”形狀,例如蜂窩和復(fù)雜的矩陣鸽凶。不要害怕使用這些形狀币砂,只有這樣做會(huì)創(chuàng)造出更輕、更堅(jiān)固的部件玻侥。您也不應(yīng)該害怕在您的設(shè)計(jì)中放置孔(以及其中的許多孔)决摧。隨著傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展,在固體材料塊中鉆孔增加了零件成本和浪費(fèi)使碾。在3D打印世界中并非如此蜜徽,因?yàn)楦嗟目滓馕吨俚姆勰┖透俚奶幚頃r(shí)間。請(qǐng)記住票摇,3D打印的孔不需要是圓形的拘鞋。通常,橢圓形共悼、六角形或自由形式的孔形狀將更好地適合部件設(shè)計(jì)驶闰,并且更易于打印。
3.考慮設(shè)計(jì)周期中的后續(xù)步驟
然而钙瘫,僅僅因?yàn)槟憧梢源蛴∮泻芏嗫椎牧慵福@并不意味著你應(yīng)該這樣打印,特別是如果計(jì)劃在以后制作很多這樣的零件的話侯砸。由于3D打印提供了巨大的設(shè)計(jì)靈活性挨奶,因此不必考慮在原型制作后如何制造零件。根據(jù)本設(shè)計(jì)提示開始時(shí)的示例俗衍,越來越多的公司發(fā)現(xiàn)適合最終用途部件的3D打印粥萍,但隨著產(chǎn)量的增長(zhǎng),許多部件將從打印轉(zhuǎn)換到機(jī)加工簸隅、成型或鑄造犀挠。這就是為什么在設(shè)計(jì)周期早期進(jìn)行可制造性(DFM)分析變得非常重要的原因易解,這是為了確保在整個(gè)零件生命周期中實(shí)現(xiàn)具有成本效益的生產(chǎn)。
4.避免二次操作
使用SLS生產(chǎn)的塑料零件在生產(chǎn)過程中不需要支撐結(jié)構(gòu)燎字,因此后處理通常僅限于噴漆腥椒、鉸孔、攻絲孔和加工關(guān)鍵零件特征候衍。另一方面笼蛛,直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)通常需要大量類似腳手架的結(jié)構(gòu)來支撐和控制金屬工件的運(yùn)動(dòng),沒有它們蛉鹿,表面可能會(huì)卷曲和翹曲伐弹。對(duì)于懸臂幾何形狀尤其如此,例如寬T形榨为,這需要在臂下面構(gòu)建支撐件,這些支撐件必須加工或磨光煌茴,從而增加了成本随闺。這個(gè)故事與SL相似但不太引人注目,其中固化的樹脂支架可以用手持磨砂機(jī)和一些砂紙輕松拆除蔓腐。在可能的情況下矩乐,零件應(yīng)該以減少這些突出物和其他不友好的特征為導(dǎo)向。
5.觀察公差
設(shè)計(jì)師和工程師應(yīng)避免“過度公差”部件回论,因?yàn)檫@可能會(huì)迫使它們使用更薄的層來構(gòu)建(增加構(gòu)建時(shí)間和成本)恋猜,并且通常需要進(jìn)行二次加工操作以滿足過度的打印尺寸。由于3D打印為減少零件數(shù)量提供了許多機(jī)會(huì)晴消,因此無論如何都不需要在配合表面之間實(shí)現(xiàn)超精確配合贰嚷,這只是該技術(shù)如何降低制造成本的又一個(gè)例子。
用DMLS生產(chǎn)的某些零件需要手工整理战决。精心設(shè)計(jì)的3D打印部件可最大限度地減少后期制作步驟泵位,從而降低成本和時(shí)間。
6.看大圖
3D打印的零件可能需要更多的前期費(fèi)用窘燎,但不要讓它嚇倒你辙肿。使用3D打印,您可以減少部件數(shù)量昂待,減輕重量诀甫,提高結(jié)構(gòu)完整性,降低組裝成本呜唁,降低冷卻或布線的內(nèi)部通道以及傳統(tǒng)設(shè)計(jì)無法實(shí)現(xiàn)的其他功能哪蒙。另外,請(qǐng)記住捻艳,3D打印不需要固定裝置驾窟、模具和其他類型的工具庆猫,從而消除了可能不直接與單個(gè)部件的價(jià)格相關(guān)的成本。專注于零件的價(jià)格標(biāo)簽绅络,而不是產(chǎn)品功能和“大局”月培,可能會(huì)讓您設(shè)計(jì)出與以前相同的零件,從而消除了降低總體制造成本的機(jī)會(huì)恩急。
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