Belangrijke overwegingen bij het vervaardigen van kritieke onderdelen

Kritieke onderdelen of componenten zijn onderdelen die, als ze defect raken of beschadigd raken, een catastrofale invloed kunnen hebben op de prestaties van hun toepassingen of die de veiligheid van de eindgebruiker in gevaar kunnen brengen. Hierdoor zijn kritieke onderdelen vaak onderworpen aan strikte regelgevende normen, en sommige industrieën hebben marktspecifieke vereisten die zijn ontworpen om de optimale werking van apparaten en applicaties te garanderen en tegelijkertijd de veiligheid van gebruikers of consumenten te maximaliseren.

Een voorbeeld van kritische onderdelen is grondondersteunende apparatuur in de lucht- en ruimtevaartindustrie. Dit zijn onderdelen die worden gebruikt om de beweging en het onderhoud van vliegtuigen op de grond te ondersteunen. Grondondersteunende apparatuur werkt rechtstreeks samen met vluchtkritieke componenten, wat de behoefte aan grondondersteunende apparatuur onderstreept die voldoet aan de strenge mechanische en veiligheidsvoorschriften van de industrie. Als ze op de juiste manier zijn ontworpen en geproduceerd, kunnen technici deze onderdelen veilig en vol vertrouwen in het veld gebruiken, verzekerd van hun inherente betrouwbaarheid.

Van fabrikanten van kritieke onderdelen wordt verwacht dat ze consequent ongelooflijk nauwkeurige onderdelen maken die voldoen aan branchespecifieke voorschriften, wat vaak gepaard gaat met hoge productiekosten en lange doorlooptijden.

De ontwikkelingen op het gebied van additive manufacturing-technologie zijn echter begonnen de manier te veranderen waarop ingenieurs het ontwerpen en produceren van kritieke onderdelen benaderen. Er zijn een aantal factoren die een rol spelen bij het maken van praktische, hoogwaardige kritieke onderdelen, en dit artikel zal er drie bespreken:technisch ontwerp, fabricageproces en materialen.

Overwegingen bij productontwerp

Om het ontwerp van kritieke onderdelen en componenten te optimaliseren, zijn er verschillende factoren waarmee rekening moet worden gehouden. Deze omvatten de industrie, toepassing en omgeving waarin het onderdeel zal worden gebruikt; de mogelijkheid van voorzienbaar misbruik; en de training en verwachting van de eindgebruiker.

Ten eerste kunnen productontwerpers zich voorbereiden op specifieke vereisten door de branche en het gebruiksscenario te kennen. Zo stelt de medische industrie strenge eisen aan het gebruik van kritieke onderdelen en de levensvatbare materialen die zijn toegestaan ​​om deze onderdelen te maken. Andere fysische en chemische overwegingen zijn onder meer vochtbestendigheid en of onderdelen kunnen worden gesteriliseerd met bepaalde chemicaliën.

Door vertrouwd te raken met de industrie en hoe het product naar verwachting zal presteren in de beoogde omgeving, zullen ingenieurs een beter idee krijgen van hoe het ontwerp van onderdelen kan worden geoptimaliseerd.

Dit strekt zich uit tot de belastingen en drukken die de onderdelen naar verwachting zullen weerstaan, evenals hoe vaak die belastingen zullen worden toegepast. Als er een kans bestaat dat het onderdeel vermoeid raakt, moeten ingenieurs ook rekening houden met de levenscyclus van het onderdeel om hun oplossingen daarop af te stemmen.

Eindgebruikers zijn een andere belangrijke factor. Consumentenproducten vragen bijvoorbeeld vaak om meer intuïtieve ontwerpen dan voor geschoold personeel. Kennis van het eindgebruik stelt technici in staat om risicobeoordelingen uit te voeren om te bepalen of het onderdeel kan worden gebruikt op manieren waarvoor het niet bedoeld is, evenals de risico's die gepaard gaan met voorzienbaar misbruik.

Overwegingen bij het fabricageproces

Een veel voorkomende mythe over additive manufacturing is dat het alleen goed is voor prototyping en niet voor het maken van levensvatbare productieonderdelen. In veel gevallen zijn additieve methoden echter een betere optie als het gaat om het vervaardigen van kritieke onderdelen, omdat ze ingenieurs in staat stellen onderdelen gemakkelijker en efficiënter te maken dan traditionele methoden.

Neem bijvoorbeeld het medische veld van microfluïdica, waarbij weefsel- en bloedafname, het verstrekken van geneesmiddelen of het doseren van kleine hoeveelheden vloeistof betrokken zijn. De sector vertrouwt op componenten die dit soort vloeistofoverdrachten mogelijk maken - die over het algemeen niet kunnen worden gemaakt met conventionele productiemethoden.

Deze producten worden vaak gemaakt met additieve fabricage, omdat het alternatief een ingewikkeld en kostbaar gereedschapsproces is waarbij gebruik wordt gemaakt van spuitgieten en micro-spuitgieten. Beide kunnen weken of maanden duren om te bereiken wat additive manufacturing in een dag kan doen.

Additive manufacturing versnelt in dit soort gevallen testcycli en verkort de time-to-market drastisch. Verder, terwijl de kosten voor spuitgieten gemakkelijk honderdduizend dollar kunnen kosten, beloven additieve fabricagemethoden een lager prijskaartje van minder dan $ 100 per eenheid.

Veel toepassingen met kritische componenten vereisen het werken met kleine volumes en nauwkeurige functies. Wanneer ze deze onderdelen op traditionele wijze met plastic proberen te maken, moeten ingenieurs ze met uiterste precisie bewerken of mallen maken waarin plastic wordt geïnjecteerd, die beide de productiekosten verhogen en de tijdlijnen verlengen.

Aan de andere kant stellen additieve methoden fabrikanten in staat om kritieke onderdelen te maken zonder mallen, zodat ze niet hoeven na te denken over de invloed van tooling op de minimale functiegrootte of matrijsstroomanalyses uit te voeren.

Materiële overwegingen

Het identificeren van de ideale eigenschappen van kritieke onderdelen is essentieel om te bepalen welke materialen het meest geschikt zijn voor een bepaalde toepassing. Onderdelen die bestand moeten zijn tegen hoge temperaturen, zullen waarschijnlijk van andere materialen moeten worden vervaardigd dan onderdelen die een zekere mate van flexibiliteit of slagvastheid vereisen. Door de specifieke spanningen, belastingen of het uiterlijk van het onderdeel te schetsen, kunnen ingenieurs snel het materiaal of de materiaalfamilie identificeren die zal resulteren in een optimaal onderdeel voor een toepassing.

Additive manufacturing speelt hier ook een rol. Terwijl de meeste 3D-printprocessen van oudsher harde kunststoffen vereisten, stelt Carbon Digital Light Synthesis™ ingenieurs in staat om zachtere materialen te gebruiken, zoals elastomeer polyurethaan of siliconen, die kunnen worden gebruikt voor toepassingen die fysiek conforme onderdelen vereisen die zorgen voor demping, schokabsorptie of afdichting kenmerken.

Kritische onderdelen ontwikkelen door middel van additive manufacturing

Uiteindelijk moeten kritieke onderdelen en componenten aan twee belangrijke vereisten voldoen:ze moeten kunnen presteren volgens de vereisten van hun beoogde toepassingen, en als ze na verloop van tijd verslechteren of defect raken, moeten ze dat doen zonder de gebruiker te schaden.

Fast Radius werkt op het snijvlak van techniek om kritieke componenten te produceren die directe gevolgen hebben voor de veiligheid van de consument. Onze klanten weten en vertrouwen erop dat wanneer ze met ons samenwerken, we oplossingen zullen bieden om hun bedrijf in beweging te houden met de snelheid die de economie vereist - terwijl we onderdelen van ongeëvenaarde kwaliteit garanderen die voldoen aan cruciale regelgeving.

Ons ontwikkelingsteam is ook beschikbaar voor advies over ontwerpprocessen - en kan zelfs innovatieve productiemethoden toepassen op oudere producten. Neem vandaag nog contact met ons op om aan uw volgende productierun te beginnen.