Complexe geometrie productie beheersen: belangrijke inzichten & best practices

In de wereld van productie, "complexe geometrieën" verwijst naar onderdelen met driedimensionale ontwerpen met kenmerken zoals onderverdelingen, holle ruimtes, of ingewikkelde interne structuren. Complexe geometrieën kunnen afgeronde, meer organische structuren nabootsen, wat historisch gezien ze extreem moeilijk of duur maakte om te creëren met traditionele productiemethodes zoals gieten, CNC-frezen of CNC-draaien, die allen afhankelijk zijn van rechte gereedschappen om materiaal te verwijderen.

De workaround is geweest om onderdelen met meerdere componenten te maken die, eenmaal geproduceerd, samengevoegd worden. Deze extra stappen in het productieproces kunnen de productiekosten snel in de hoogte drijven, evenals de kosten per onderdeel wanneer het op de markt komt.

Echter, additieve productieprocessen blijken veel effectievere manieren te zijn om geometrisch complexe onderdelen te creëren. Dit komt omdat additieve productiemethodes stukken creëren door materiaal laag voor laag toe te voegen, wat ingenieurs en ontwerpers in staat stelt om onderdelen met betrokken geometrieën – zelfs die met open interne ruimtes – als een enkel stuk te produceren.

Kosten, tijd en resource verliezen mitigeren door additieve productie

Omdat additieve processen onderdelen van nul creëren met materialen in een constitutieve toestand, zoals een vloeistof of poeder – in plaats van een blok materiaal – kunnen onderdelen met complexe geometrieën met verhoogde efficiëntie worden gecreëerd, vaak in een enkele operatie.

Als zodanig vertrouwen een aantal markten nu op additieve productie om geometrisch complexe onderdelen te produceren. De FAA keurde het eerste 3D-geprinte onderdeel voor commercieel gebruik in straalmotoren in 2015 goed, en sindsdien heeft de luchtvaartindustrie voordeel getrokken uit additieve productie's vermogen om raketinjectors, brandstofspruiters en andere structurele componenten efficiënt te produceren op manieren die de sterkte van het onderdeel vergroten terwijl het totale gewicht vermindert.

Bepaalde medische implants en hulpmiddelen kunnen ook efficiënter en kosteneffectiever geproduceerd worden met additieve productie. Sommige gewrichtsvervangingen, zoals kunstmatige knieën en heupen, maken gebruik van complexe roosterstructuren om osseointegratie te bevorderen – ontwerpen die hoogst inefficiënt, zo niet onmogelijk, zouden zijn om te creëren met traditionele productiemethodes.

Hulpmiddelen die buizen vereisen om lucht of vloeistoffen te transporteren, kunnen ook via additieve processen geproduceerd worden, wat de noodzaak voor overmatige buizen en kleppen elimineert door meerdere componenten in een enkel onderdeel te combineren. Dergelijke processen besparen kosten, tijd en bronnen die nodig zijn om medische hulpmiddelen en producten te produceren.

Om levensvatbare, hoogwaardige onderdelen met complexe geometrieën te produceren, moeten ingenieurs verschillende sleutelfactoren beoordelen, inclusief de productiemethode, productiekosten en ontwerpoptimalisatie.

Methoden en kosten van productie

Traditionele productiemethoden zijn subtractief, wat betekent dat gereedschappen gebruikt worden om materiaal van een werkstuk te verwijderen om het onderdeel of component te vormen. Als zodanig zijn er bepaalde inherente beperkingen in termen van de typen onderdelen die gecreëerd kunnen worden.

Met traditionele methodes is de tijd die nodig is om ingewikkelde geometrieën uit blokken materiaal te snijden, direct gerelateerd aan de productiekosten, iets wat met name waar is voor metalen onderdelen, die tendensen hebben tot langere productiecycli.

Het voordeel van additieve productieprocessen is dat ze de ideaal omkeren dat geometrische complexiteit inherent hogere kosten betekent. In feite is het exacte tegenovergestelde waar: omdat 3D-printen onderdelen van nul creëert, gaat minder materiaal verloren als afval bij het produceren van een complexe geometrie, wat vertaalt in minder machine-tijd en lagere productiekosten.

Prototyping van onderdelen met complexe geometrieën

De prototyping- en testfasen van productie voor onderdelen met complexe geometrieën neigen duur te zijn wanneer uitgevoerd via traditionele productiemethoden. Echter, additieve productie garandeert vaak lage individuele productkosten vanaf het begin, wat de beperkingen voor fabrikanten tijdens de ontwerpcyclus oplost.

Het gebruik van traditionele productiemethoden voor prototypingdoeleinden vereist intensieve tijd- en kostencommitmenten over de hele ontwerpcyclus. Additieve productie stelt ontwerpers en ingenieurs in staat sneller te prototypen en met grotere flexibiliteit in termen van ontwerpkenmerken.

Het additieve productieverschil

Wanneer het gaat om het creëren van geometrisch complexe onderdelen, is additieve productie bij en grote meer tijd-, bronnen- en kosteneffectief dan traditionele methoden. Additieve processen versnellen rapid prototyping en end-to-end productietijden, waardoor kosten worden verlaagd.

Bij Fast Radius zijn we toegewijd aan het helpen van onze klanten om elke dag nieuwe dingen mogelijk te maken. Onze ontwerp- en ontwikkelingsengineeringteams bestaan uit subject matter experts die nauw samenwerken met klanten tijdens elke fase van de productielevenscyclus, van ontwerp tot na-productie. Als u klaar bent om te beginnen, neem dan vandaag nog contact met ons op.

Klaar om meer te ontdekken over additieve en subtractieve productie? Bekijk ons kenniscentrum om te lezen over al onze dienstverlening en materialen.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?