Deelconsolidatie revolutioneren met additieve productie

Mechanische assemblages zijn veelvoorkomend in zowel consumenten- als industriële producten. Zelfs relatief goedkope producten kunnen tientallen individuele componenten hebben, en in complexe machines kunnen er gemakkelijk honderden of duizenden componenten zijn. Additieve productie (AM) stelt hoge niveaus van deelconsolidatie toe, soms zelfs de noodzaak voor assemblage verwijderend.

De voordelen van additieve productie voor deelconsolidatie

AM is uniek in staat om complexe geometrieën te produceren die niet geproduceerd kunnen worden met traditionele productiemethoden. Een mechanische assemblage die normaal veel onderdelen heeft geproduceerd als afzonderlijke componenten en dan samengebracht, kan additief geproduceerd worden als een enkele eenheid, zelfs als de geometrie erg complex is. Naast ontwerpvereenvoudiging, zijn er andere tastbare voordelen van het gebruik van AM voor deelconsolidatie:

Lagere totale projectiekosten

Het beste en meest voor de hand liggende voordeel van het consolideren van uw onderdelen met AM is dat het nodig hebben van minder onderdelen om te assembleren betekent dat u minder geld uitgeeft aan assemblageskosten. Het wegnemen van assemblage betekent ook dat u potentieel kostenrijvende factoren zoals kwaliteitscontrole of voorraadministratie vermindert. Door additieve productie te gebruiken om meerdere onderdelen als één te maken, verlaagt u het risico op verborgen kosten en projectvertragingen.

Minder materiaal

In traditionele productie neemt onderdeelkost typisch toe naarmate de onderdeelcomplexiteit toeneemt. Met AM is dit niet het geval – naarmate onderdeelcomplexiteit toeneemt, neemt onderdeelkost niet toe. In veel gevallen zal de onderdeelkost dalen, omdat toegenomen complexiteit vaak betekent dat minder materiaal gebruikt wordt. Bij gebruik van AM is het mogelijk om een afname van meer dan 70 procent in gebruikt materiaal te bereiken vergeleken met traditionele productie.

Lager totaal risico

Deelconsolidatie vermindert of elimineert een aantal risico's. Bijvoorbeeld, u kunt het risico omzeilen dat uw leverancier het onderdeel in kwestie niet meer kan leveren. Dit leveranciersrisico wordt vermenigvuldigd met het aantal onderdelen in de assemblage. Als u in staat bent om meerdere onderdelen als een enkele eenheid te printen met AM, nemen de kansen om dit probleem te tegenkomen aanzienlijk af.

Er zijn andere risico's die ook verminderd worden. De gevallen van onderdelenfouten nemen af wanneer het onderdeel geproduceerd is als een enkele eenheid in plaats van apart geassembleerd. Een ander risico is veroudering; wanneer het onderdeel het einde van zijn levensduur bereikt, zult u geen overgebleven voorraad hebben die afgestoten moet worden.

Betere prestaties

In veel gevallen stelt AM u in staat om een beter presterend onderdeel te maken, omdat het geometrieën mogelijk maakt die wenselijk zijn maar niet gemaakt kunnen worden met legacy productie. Enkele van de toepassingen van AM die opwindende voordelen hebben voor verbeterde productprestaties omvatten gewichtsreductie, hoge sterkte-gewichtsverhouding, warmteoverdracht en vloeistofstroom, en energieabsorptie.

Hoe kunt u onderdelen identificeren voor consolidatie?

Wanneer u nadenkt over deelconsolidatie met AM, is de eerste stap om te focussen op de functie van de assemblage die u van plan bent te vervangen. Dan moet u de aannames bevragen die tot uw oorspronkelijke ontwerp met traditionele productie hebben geleid.

Het kan helpen om een gestructureerde benadering te gebruiken voor het analyseren van de te consolideren onderdelen. Een effectieve en populaire methodologie voor het analyseren van productie en assemblage is bekend als Design for Manufacture and Assembly (DFMA®). Het model bestaat uit drie vragen die ingenieurs en fabrikanten helpen het assemblageconsolidatieproces te beginnen:

1. Moet het onderdeel bewegen ten opzichte van de geassembleerde onderdelen?
2. Zijn meerdere materialen nodig voor de onderdeelfunctie?
3. Moet het onderdeel gescheiden worden voor assemblage of demontage?

Door door deze vragen na te denken, kunnen ontwerpers het theoretische minimum aantal onderdelen bepalen dat vereist is voor assemblage. Hoewel deze vragen als een startpunt kunnen dienen, zijn er een paar opvolgoverwegingen die u helpen bepalen of u additieve productie voor deelconsolidatie moet overwegen:

1. Zijn meerdere onderdelen nodig om aan deze eis te voldoen?
2. Kan een enkel onderdeel aan deze eis voldoen?

Met andere woorden, zijn meerdere onderdelen echt nodig voor het onderdeel om correct te functioneren? Zijn er andere oplossingen, zoals roosterstructuren (of andere complexe geometrieën), die in een ontwerp geïntegreerd kunnen worden en essential dezelfde functie kunnen vervullen terwijl het aantal onderdelen en benodigd materiaal in totaal verminderd wordt?

Bekijk het onderstaande diagram om te helpen bepalen of deelconsolidatie met additieve productie geschikt is voor u.

Deelconsolidatie en additieve processen

Ontwerpen om het aantal afzonderlijke componenten te verminderen is slechts één factor in deelconsolidatie. Een andere manier om het aantal geassembleerde onderdelen in uw product te minimaliseren is het gebruik van technologieën die consolidatie mogelijk maken. Met additieve technologieën, zoals HP Multi Jet Fusion (MJF), hebben afzonderlijke componenten de mogelijkheid om niet alleen als één heel stuk geprint te worden, maar zijn ook in staat tot een volledige reeks beweging recht van de printer.

Beslissen op welke additieve technologie te gebruiken hangt af van uw ontwerpvereisten. Bijvoorbeeld, met HP MJF, vereisen onderdelen geen ondersteuningen, wat ingenieurs in staat stelde om meer complexe ontwerpen en bewegende stukken te creëren. Carbon® technologie vereist wel ondersteuningen, maar kan duurzame componenten met variërende wanddikten als één stuk printen. Een geweldig voorbeeld van deelconsolidatie met Carbon® is Steelcase's SILQ-stoel armleun: de armleun bestond earlier uit drie afzonderlijke stukken, maar dankzij roosterstructuren en complexe geometrieën, wordt nu als één geprint.

Toepassingsvoorbeelden van deelconsolidatie

Er zijn veel toepassingen die kunnen profiteren van deelconsolidatie met AM. Er zijn al toepassingen op de markt, zoals mechanische assemblages, vloeistofcomponenten, structurele stukken, en meer. Fabrikanten zien verhoogde prestaties en duurzaamheid dankzij het ontwerpen van meerdere onderdelen als één. Laten we eens nader kijken hoe deelconsolidatie twee specifieke toepassingen beïnvloedt.

Pompwielen

Traditioneel geproduceerde wielen vereisen vaak afzonderlijke onderdelen die samengelasst worden. Met AM kunnen deze als één enkel stuk geprint worden. Wanneer een pompwiel traditioneel geproduceerd wordt, zal het gaten hebben tussen zijn componenten. Door met additieve productie te produceren, kan de gat verwijderd worden – wat de algehele prestaties van het onderdeel verbetert. Het is ook belangrijk om te noteren dat omdat de gelaste verbindingen geëlimineerd zijn, het aantal potentiële foutpunten verminderd is en corrosie bij de lassen niet meer zal voorkomen.

Luchtkanalen

Luchtkanalen zijn ook geweldige kandidaten voor deelconsolidatie. Met complexe geometrieën mogelijk gemaakt door additieve productie, kan de onderdeelgeometrie en luchtstroom geoptimaliseerd worden. Een casevoorbeeld hiervan is een koelkanaal in de HP 500/300 printerserie die HP MJF benut. Door acht onderdelen in één te consolideren, kon HP hun toeleveringsketen vereenvoudigen en de componentenkosten met 30 procent verlagen.

Fabrikanten streven ernaar kostenreductie, toeleveringsketensrisico en verbeterde prestaties door deelconsolidatie te bereiken. AM biedt een unieke kans om assemblages verder te verminderen door de complexe geometrieën die nu mogelijk zijn. Als u meer wilt leren over hoe uw toepassing geconsolideerd kan worden, neem vandaag nog contact op met ons team van experts.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?