Ontwerp voor productie:concepten omzetten in freesbare realiteit

Kun jij het halen?

Het ontwerpen van een onderdeel is slechts de eerste stap; het realiseren ervan is de ware test voor uitmuntende techniek. Design for manufacturing (DFM) evalueert of een onderdeel efficiënt, veilig en kosteneffectief kan worden geproduceerd met bestaande technologie en processen.

Neem een ‘Death Star’-blauwdruk:hoewel visionair, gaat deze de huidige fabricagemogelijkheden te boven. Zelfs als de materialen en de kracht beschikbaar zouden zijn, zouden de vereiste schaalgrootte en precisie de productie onbetaalbaar lang en duur maken.

Soms is een ontwerp maakbaar, maar is het productietraject onpraktisch. Overweeg om een ​​auto te bouwen met door Amazon geleverde onderdelen in plaats van een traditionele assemblagelijn:het eerste is technisch mogelijk, maar astronomisch duurder en minder betrouwbaar. DFM moedigt aan om het ontwerp te heroverwegen, zodat het aansluit bij een haalbare productiestrategie.

De materiaalkeuze is net zo belangrijk. Een plastic onderdeel met een scherpe hoek is moeilijker te vormen dan een onderdeel met een zachte afronding. Kleine afrondingen (vaak minder dan 1 mm) verminderen het risico op stromingsblokkering en verbeteren de oppervlakteafwerking, waardoor het onderdeel gemakkelijker te produceren is.

Kun je dit frezen?

Op het gebied van CNC-bewerking zorgt DFM ervoor dat de geometrie van een onderdeel past bij de mogelijkheden van de machine en het gereedschap. Te complexe functies kunnen leiden tot hogere kosten, langere cyclustijden of regelrechte onmogelijkheid.

• Past het onderdeel binnen het werkbereik van de machine?
• Is er buitensporig lang of dun gereedschap nodig?
• Zijn er interferentieproblemen tussen het gereedschap, de spil of de opspaninrichting en het onderdeel?
• Zijn alle kritieke functies toegankelijk via de gekozen tooling?

Tijdens de Olympische Spelen van 2016 wilde een team een aangepaste medaille maken met behulp van Autodesk HSM CAM. Het resulterende ontwerp zag er indrukwekkend uit, maar bracht aanzienlijke bewerkingsuitdagingen met zich mee:ondiepe 3D-contouren, krappe hoeken en ingewikkelde tekst. Molenaars moesten steeds kleinere frezen gebruiken – van een 1/16″ kogelvormige neus tot een 1/32″ vingerfrees – om fijne details vast te leggen. Elke vermindering van de gereedschapsdiameter zorgde voor hogere kosten door hogere gereedschapsslijtage, lagere voedingssnelheden en langere bewerkingstijd.

In de praktijk kan het afwerken van een medaille van dat formaat met een gereedschap van 1/32″ de cyclustijd verdubbelen of verdrievoudigen. De beslissing hangt dan af van de vraag of de klant de extra details voldoende waardeert om de kostenverhoging te rechtvaardigen.

Afbeeldingen van een Tormach 440 illustreren de voortgang van ontwerp tot eindproduct:

Hoe klein kun je worden?

Wanneer de freesbare grenzen worden bereikt, kunnen alternatieve processen de kloof overbruggen. 3D-printen, precisiegieten of poedermetaalproductie kunnen fijne details opleveren die conventioneel frezen niet kan. Muntmatrijzen voor munten maken bijvoorbeeld routinematig gebruik van CNC-frezen met gereedschapsdiameters zo klein als 0,006 ″ (ongeveer de breedte van zes menselijke haren). Om dit detailniveau te bereiken, zijn mogelijk twee dagen machinale bewerking en uiterst nauwkeurige apparatuur nodig; anders zal het eindproduct de beoogde betrouwbaarheid missen.

Samenvattend houdt effectieve DFM vanaf het begin rekening met de gereedschapsgrootte, machinecapaciteit, materiaalgedrag en kostenimplicaties. Door de ontwerpintentie af te stemmen op de productierealiteit, zorgt u ervoor dat uw onderdeel niet alleen conceptueel verantwoord is, maar ook praktisch produceerbaar.

Ontdek DFM en productie samen

Autodesk University, gehouden van 15 tot en met 17 november in Las Vegas, toont het nieuwste op het gebied van ontwerp- en productie-integratie. Registreer vóór 10 oktober voor early bird-prijzen.