Wat u kunt verwachten van additieve productie: een uitgebreide gids

Terwijl 3D-printen vanuit een CAD-bestand voor een niet-functioneel prototype een relatief eenvoudig productieproces is, kan het opgaan op een volledig nieuw productontwikkelingsproject – van concept tot productie – uitdagender zijn, zeker als u een onbekende additieve productietechnologie gebruikt.

Het 3D-printproces begrijpen

Het 3D-printproces verschilt van traditionele productieprocessen doordat het de progressieve toevoeging van materiaal aan een onderdeel omvat. In tegenstelling, is CNC-bewerking een subtractief proces, aangezien onderdelen gevormd worden door verwijdering van materiaal van een werkstuk met een snijgereedschap, en injectogieten omvat de injectie van een hoeveelheid gesmolten thermoplast in een voorgevormde vormkamer.

3D-technologie presenteert tal van nieuwe procedurale uitdagingen. Het bouwvolume van 3D-printers kan bijvoorbeeld onderdelen vereisen om opgesplitst te worden in meerdere builds voor na-verwerkingsassemblage, terwijl de warmte gegenereerd tijdens materiaalextrusie sommige onderdelen kan laten vervormen. Op dezelfde manier omvatten sommige 3D-printtechnologieën productieoverwegingen: fused deposition modeling (FDM) laat bijvoorbeeld laaglijnen op onderdelen achter wat de uitstraling kan beïnvloeden, en het HP Multi Jet Fusion (MJF) proces omvat een afkoel- en reinigingsproces, na-print.

Met die factoren in gedachten, kunt u uw additieve productieproject (AM) soepeler en efficiënter laten verlopen door te weten wat u kunt verwachten wanneer u met productie begint. Daartoe hebben we een stapsgewijze gids samengesteld voor het additieve productieproces, inclusief een vergelijking van additieve productontwerpbenaderingen, en een workflowdiagram dat de beslissingen in elk hoofdstuk belicht.

Drie benaderingen voor het additieve productieproces

Hoewel de specifieke procedurale details voor onderdelen en producten variëren, zijn er drie algemene categorieën waarin additieve productieprojecten vallen:

• Benadering A: Snel productie en prototyping

Voorbeeld: U heeft een goedgekeurd CAD-bestand voor een prototype of onderdeel dat al bestaat – en u moet het onderdeel binnen 30 uur ontvangen.

• Benadering B: Een bestaand ontwerp aanpassen om te optimaliseren voor AM

Voorbeeld: U produceert dit onderdeel momenteel met injectogieten maar denkt dat u uw toeleveringsketen kunt vereenvoudigen en opslagkosten kunt elimineren door additieve productie te gebruiken om het on-demand te produceren.

• Benadering C: Een nieuw onderdeel of product vanaf nul ontwerpen voor productie met additieve technologie

Voorbeeld: U heeft een concept voor een nieuw onderdeel dat u met AM wilt produceren om een van twee redenen: Het is niet mogelijk om het onderdeel met legacy productiemethoden te produceren. De economie van AM is gunstig voor laag-tot-middel volume productie.

Welke additieve productiebenadering is goed voor mij?

Een nieuw onderdeel vanaf nul ontwerpen voor additieve productie biedt de grootste kans om zowel prestaties als kostenvoordelen te maximaliseren. Hoewel het langer kan duren, is het beginnen met een 'blanco blad' een manier om het onderdeel volledig te optimaliseren met design for additive manufacturing (DFAM) principes.

De meerderheid van projecten die we bij Fast Radius hanteren, vallen in de tweede categorie: de modificatie van een bestaand ontwerp om te optimaliseren voor AM. In dit scenario heeft een bedrijf een onderdeel dat ze al produceren met traditionele productiemethoden en zoeken de overgang naar additieve productie.

In zowel de tweede als derde benadering, wordt het initiële bestand geverifieerd voor volle-schaalproductie volgens uw vereisten – wat een uitgebreide productieonderdeelgoedkeuringsproces (PPAP) kan vereisen. Daarna worden opvolgende orders een eenvoudig, snel productieproces. Een van de significante voordelen van het gebruik van een AM-provider als Fast Radius is dat we de productiecyclus kunnen versnellen en uw onderdelen soms al de volgende dag kunnen leveren.

Het additieve productieproces: Stappen en beslissingen

De drie benaderingen die hierboven uiteengezet zijn, spannen verschillende productontwikkelingsprocessen. We hebben de sleutelstappen en beslissingspunten in die processen in het workflowdiagram hieronder uiteengezet. Onthoud: welke categorie uw voorgestelde project ook invalt, u heeft end-to-end ondersteuning van uw AM-provider nodig om te garanderen dat uw onderdelen geproduceerd en geleverd worden met het niveau van kwaliteit, betrouwbaarheid en prestaties dat u vereist.

Het proces voor het aanpassen van een bestaand onderdeel voor additieve productie

Stap 1: Identificeer onderdelen met een sterke business case voor AM-productie

Als u een bestaand onderdeel wilt kwalificeren voor productieklas additieve productie, moet uw eerste stap zijn om te garanderen dat er een sterke business case is voor dit doen.

Het is een goed idee om een bedrijf te vinden, zoals Fast Radius, dat met u kan werken om onderdelen te identificeren die geschikt zijn voor het additieve productieproces vanuit een zakelijk perspectief. Hoog-omloop vervangingsonderdelen zijn goede kandidaten hier: hoewel het oorspronkelijke onderdeel gemaakt kan zijn met injectogieten, is het mogelijk om reserveonderdelen te maken aan dezelfde prestatiestandaarden met additieve technologieën. En, omdat additieve productie u toelaat om in hoeveelheden van enkele onderdelen te bestellen, kunt u ook opslagkosten elimineren en 'nooit-uit-voorraad' inventarisprogramma's adopteren.

Stap 2: Ontwerp uw onderdeel

Wanneer reserveonderdelen gewijzigd worden voor AM-productie, moet de geometrie van het afgeronde onderdeel gemaakt worden om naadloos in een bestaande assemblage te passen.

In deze gevallen is het echte ontwerpwerk niet het maken van significante veranderingen in de vorm van het onderdeel, maar het uitvoeren van kleine ontwerpmodificaties om te optimaliseren voor additieve productie – en het garanderen dat het afgeronde onderdeel aan kritieke vereiste afmetingen voldoet. Doorheen ontwerpiteraties, als het onderdeel buiten tolerantie is voor zelfs één kritieke dimensie (bijv. de lineaire dimensie van een klem of gat), zult u het moeten herontwerpen of re-oriënten om een stabiele dimensie te krijgen. Essentieel betekent dit beginnen met het bestaande ontwerp en het uitvoeren van de vereiste reverse engineering om het te kwalificeren voor additieve productie.

Stap 3: Materiaal- en processelectie

Voor productie zult u materialen moeten identificeren die acceptabel zijn voor uw toepassing – en dan de AM-technologieën vergelijken die in staat zijn om onderdelen met die materialen te produceren.

Begin met de prestatie-eisen die uw onderdeel nodig heeft (modulus, uittreksterkte, druksterkte, etc.) en overweeg dan de omgeving waarin uw onderdeel gebruikt zal worden (blootgesteld aan de elementen, binnenin een compressor, etc.). Gebruik die factoren om een lijst met geschikte materialen te genereren en vergelijk dan de voordelen en uitdagingen van uw beschikbare AM-technologieën.

Wanneer meerdere processen en materialen acceptabel zijn voor een toepassing, kan uw productiepartner monsteronderdelen printen gemaakt met elk van die technologieën, en u laten bepalen welke u voor volle-schaalproductie prefereert.

Stap 4: Iteratieve productieontwerp en testen

Nadat u een lijst met acceptabele materialen en processen gekozen heeft, kan het productie-engineeringsproces beginnen.

Het is belangrijk dat u beide de variabelen van het 3D-printproces begrijpt en vastlegt wanneer u het niveau van dimensionale nauwkeurigheid, prestaties en uitstraling bereikt dat u nodig heeft voor volle-schaalproductie. Het kan meerdere iteraties kosten om uw gewenste output te bereiken, echter, eenmaal u een onderdeel heeft dat aan uw vereisten voldoet, geverifieerd door eventuele benodigde inspectie of testen, zal alle productie-informatie gecompileerd worden in een digitaal pakket dat alles bevat wat nodig is om uw onderdelen te maken; bij Fast Radius noemen we dit het buildpakket. Het buildpakket bevat alle benodigde informatie over printparameters, na-verwerking en verpakkingsoverwegingen die u nodig heeft om te garanderen dat uw onderdeel geproduceerd en geleverd wordt precies zoals verwacht. Die informatie zal betrekking hebben op factoren inclusief:

• Ondersteuningsstructuurontwerp
• Ondersteuningsverwijderingsgereedschappen
• Oppervlakteafwerkingsparameters
• Uithardingstijd
• Hulpmiddel- en vastzettingsinstructies

Al deze details vertegenwoordigen een manier om fouten uit het additieve productieproces te ontwerpen. Het buildpakket dingt essentieel de parameters vast die nodig zijn om iedereen van een bedrijf als Fast Radius het onderdeel betrouwbaar te laten printen, overal ter wereld.

Stap 5: On-demand productie en wereldwijde fulfilment

Nadat uw onderdeel goedgekeurd is, zal het klaar zijn om on-demand geproduceerd te worden, en wereldwijd geleverd.

On-demand productie is een sleutelvoordeel van AM-productie. Essentieel stelt het u in staat om uw onderdelen digitaal op te slaan tot de vraag productie noodzaakt, wat de noodzaak elimineert om fysiek een grote voorraad van reserveonderdelen te bewaren om over tijd te verkopen en te distribueren. Bij Fast Radius hebben we die efficiëntievoordeel gemaximaliseerd, en slaan we zowel uw onderdeelbestanden als hun geassocieerde virtuele toolingpakketten op in onze Virtuele Magazijn.

Ontwerpen en produceren van eindgebruiksonderdelen voor additieve productie is iteratief. Als op enig moment het onderdeel niet aan klantverwachtingen voldoet – in prestaties, dimensionale nauwkeurigheid of uitstraling – kan het productontwikkelingsproces gestopt worden zodat ingenieurs het foutpunt kunnen identificeren en een manier vinden om het weg te ontwerpen.

Begin het proces vandaag

Waar u ook bent in het additieve productieontwerpproces, Fast Radius kan de end-to-end ondersteuning en additieve ontwerpexpertise bieden die u nodig hebt om uw idee over de finishlijn te krijgen. Neem contact op met ons team vandaag om te beginnen.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?