Belangrijkste ontwerpprincipes voor het optimaliseren van metaal 3D-geprinte onderdelen

Metaal 3D-printen herschrijft manufacturing, met verkoop van metaal additieve-manufacturing systemen die 80% zijn gestegen sinds 2017. De technologie geeft ontwerpers ongekende vrijheid om organische vormen en lichte structuren te creëren die onmogelijk zouden zijn met conventionele methoden.

Om deze capaciteit ten volle te benutten, moet u een nieuwe ontwerpmindset adopteren. Traditionele regels gelden niet meer; in plaats daarvan is een set best practices essentieel voor het creëren van robuuste, hoogwaardige metaalonderdelen.

Hieronder staan de zes kritische ontwerpoverwegingen die u helpen het meest uit uw metaal 3D-prints te halen.

1. Wanddikte

Wanddikte is een foundationele parameter. Een minimum van 0,4 mm wordt aanbevolen om kwetsbare prints of interne spanning-opbouw die tot barsting kan leiden te vermijden. Het exacte optimum hangt af van het gekozen materiaal en printer-instellingen. Als u dikker wanden nodig heeft, overweeg rooster- of honingraat-infill om materiaal en bouwtijd te besparen.

2. Ondersteuningsstructuren

Ondersteuningen zijn bijna altijd vereist in metaal 3D-printen. Ze ankeren het onderdeel aan de bouwplaat en dissiperen warmte, wat residuele spanningen voorkomt. Voor interne kenmerken zoals horizontale gaten, minimaliseren angled supports het contactoppervlak en vereenvoudigen post-processing. Ontwerp ondersteuningen om te taperen en buisvormig te blijven om verwijdering te vergemakkelijken.

3. Overhangs en zelf-ondersteunende hoeken

Overhangs langer dan 0,5 mm of onder een hoek van 45° hebben doorgaans ondersteuningen nodig om instorting te voorkomen. Fillets of fasen kunnen problematische overhangs elimineren, en het positioneren van features op de omhoog-gezichte kant van de build verbetert de oppervlakteafwerking.

4. Onderdeeloriëntatie

Experimenteren met oriëntatie is de beste manier om ondersteuningen te reduceren. Voor holle buizen bespaart verticale of angeleerde plaatsing ruimte en materiaal. Onthoud dat naar beneden gerichte oppervlakken (down-skins) ruwere afwerkingen hebben; oriënteer kritische details omhoog.

5. Kanalen en gaten

Metaal AM excelleert in het creëren van kanalen en gaten. De minimum printbare diameter voor poederbed-processen is 0,4 mm. Gaten of buizen boven 10 mm vereisen meestal ondersteuningen. Perfecte ronde horizontale gaten zijn uitdagend; herontwerp ze als druppel- of diamantvormen. Vergeet niet ontvluchtingsgaten voor poederverwijdering - 2-5 mm is ideaal.

6. Topologie-optimalisatie & Generatief ontwerp

Topologie-optimalisatie en generatief ontwerp benutten additieve manufacturing's vrijheid om lichte, sterke onderdelen te produceren. Gebruik wiskundige modellen om materiaal efficiënt te verdelen, en verken natuur-ggeïnspireerde patronen om elke haalbare oplossing te verkennen.

Het ontwerpparadigma verschuiven

Ontwerpen voor metaal 3D-printen vereist diepe kennis van de technologie's sterktes en limieten. Het integreren van deze richtlijnen vroeg in het ontwerpproces maximaliseert succes, verlaagt kosten en snijt afval.

Voor meer over metaal 3D-printen, bekijk onze uitgebreide gids voor metaal 3D-printen en onze introductie tot DMLS.