以智能设计原则释放增材制造全部潜能
虽可用增材制造复刻传统方法生产的现有零件,但这非增材制造最佳用法。为最大化零件性能、成本节约、材料利用,最好从零开始结合增材独特机遇与约束设计。即用面向增材制造设计(DFAM)原则创建产品。
DFAM借鉴面向制造设计(DFM)理念——整合工艺规划与产品开发。但不是为聚氨酯铸造或注塑成型优化产品,DFAM通过分析竞争因素开发最高效设计,为增材技术生产级制造优化产品。
增材制造非简单按下打印,尤其用DFAM原则设计工业级质量零件同时最小化生产成本。但成品性能媲美传统制造零件,同时缩短交期、消除工装成本、最大化设计灵活性。产品开发早期利用DFAM指南,让设计团队优化设计捕获增材制造价值。
从增材原型跨越到增材生产时需考虑的几个常见DFAM原则:
最小化悬垂、减少支撑依赖
零件打印时每层切片(如FDM、DMLS等)依赖下层支撑。大悬垂、开口等特征构建时可能需额外支撑防翘曲、确保达性能公差。DFAM原则设计零件将自支撑,最小化支撑特征需求,避免材料浪费和后处理增加成本。若必须支撑,一省本考量是定向零件使支撑置于非用户面向区域(痕迹可接受),减少后处理打磨精加工时间。
零件朝向
增材制造零件虽可多朝向构建,但特征构建角度影响公差。因特征偏离规格超限即影响公差,设计早期考虑多种可能朝向很重要。这样能识别最适合生产零件的朝向。
整合多零件组件
传统制造难生产复杂形状,可能迫使产品作多零件组件。若将产品从传统转向增材制造,常可整合为更少零件显著降低装配成本。如Steelcase为增材制造设计扶手套,我们将三件组件转变为具有多功能区的单一整体零件。
利用生成式设计优化零件
增材工艺独特几何让产品设计师利用生成式设计工具(如拓扑优化或晶格结构)基于数百变量优化零件结构。因晶格允许精准调节零件不同区域强度和材料密度,单一整体零件可满足不同区域不同性能要求。
最重要的增材制造设计考量
上述指南未触及向生产级增材制造转型最大障碍之一:增材制造产品设计技能缺口。因此,最重要设计指南是任何DFAM项目伊始就与增材制造产品设计专家对齐。他们将推荐优化产品成本性能的设计修改。并理解如何通过按需生产和虚拟仓储驱动供应链层面效率。越早引入专家AM设计工程支持,转向增材制造收益越大。
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