Ontwerpen voor additive manufacturing kan een uitdaging zijn, maar het is ook een leuk en lonend proces. In deze gids worden tips en trucs besproken om u te helpen ontwerpen te maken die perfect zijn voor 3D-printen. We zullen ook kijken naar enkele voordelen van additive manufacturing en hoe dit de activiteiten van een bedrijf verandert.
Wat is additieve productie?
Additive manufacturing is een technologie die objecten bouwt door achtereenvolgens materiaal laag op laag toe te voegen totdat het object is gemaakt. Het is beter bekend als: 3d printen. AM-technologie bestaat al sinds de jaren tachtig.
In de begintijd was het beperkt in termen van bruikbare materialen en het type objecten dat we konden maken vanwege de grootte en vormbeperkingen van het drukproces. Tegenwoordig zijn er meerdere 3D-printtechnologieën, machines en materialen beschikbaar, wat betekent dat er maar heel weinig objecten zijn die niet met deze technologie kunnen worden vervaardigd.
Voordelen van additieve productie ten opzichte van traditionele productieprocessen
Additive manufacturing brengt een hele reeks voordelen met zich mee. Ze bevatten:
- Kortere doorlooptijd tussen ontwerp en eindproduct.
- Meer ontwerpvrijheid.
- Verhoogde nauwkeurigheid.
- Minder verspilling van materialen.
- Flexibiliteit in de productie: kleine series of eenmalige productieruns kunnen bijvoorbeeld economisch haalbaar zijn.
Deze factoren maken additieve productie ideaal voor kleine bedrijven en nichemarkten waar klassieke productieprocessen niet levensvatbaar zouden zijn. Bovendien, naarmate meer producten vanaf het begin worden ontworpen met additieve fabricage in gedachten, zullen we waarschijnlijk een verlaging van de totale kosten van goederen zien en een verdere toename van de ontwerpvrijheid.
Ontwerpen voor additieve productie
Voordat u begint met ontwerpen voor additive manufacturing, moet u enkele essentiële zaken in overweging nemen. Laten we kijken.
1. Zorg ervoor dat het 3D-model waterdicht is
Een van de voordelen van ontwerp voor additieve fabricage is dat u hiermee complexe geometrieën kunt creëren die met traditionele fabricagemethoden onmogelijk zouden kunnen worden bereikt. Dit betekent echter ook meer watermogelijkheden om in het ontwerp te komen en problemen te veroorzaken. Om ervoor te zorgen dat je 3D-model waterdicht is, moet je tijdens het ontwerpproces een paar extra stappen nemen.
- Zorg ervoor dat alle kanalen en holtes in het ontwerp zijn afgedicht. Als er gebieden zijn waar mogelijk water kan binnendringen, voeg dan afvoeren of andere voorzieningen toe om het water buiten te houden.
- Als u lekken in uw ontwerp vindt, kunt u deze repareren door hoekpunten toe te voegen of te verplaatsen totdat het gaas volledig is afgedicht.
- Een andere manier om lekken te voorkomen, is door een mesh met een hogere resolutie te gebruiken. Dit zorgt voor een gladder oppervlak met minder kans op openingen of gaten. Breng de resolutie van de mesh in evenwicht met de complexiteit van het model. Als de mesh te dicht is, zal het een uitdaging zijn om uw computer te bewerken en te vertragen.
- Overweeg tot slot het gebruik van materialen die van nature bestand zijn tegen water, zoals bepaalde soorten kunststoffen of metalen. Deze voorzorgsmaatregelen kunnen ervoor zorgen dat uw 3D-model bestand is tegen blootstelling aan water.
2. Controle op krimp en kromtrekken
Te midden van al het gepraat over design voor additive manufacturing, is het belangrijk om niet uit het oog te verliezen dat nabewerking er nog steeds toe doet. Een gebied dat nog aandacht nodig heeft, is krimp en kromtrekken (zie hoe kromtrekken in 3D-afdrukken te voorkomen).
Traditionele fabricagemethoden worden bepaald door ontwerpkenmerken zoals afschuiningen en diepgangshoeken. Maar met additieve fabricage kan de bouworiëntatie de krimp en kromtrekken aanzienlijk beïnvloeden. Als gevolg hiervan is het essentieel om deze defecten te controleren voordat u met het bouwproces begint. Hierdoor kunt u verrassingen voorkomen en ervoor zorgen dat uw onderdelen voldoen aan de ontwerpspecificaties.
3. Overweeg de overhangen
Bij het ontwerpen voor additive manufacturing moet u rekening houden met de overhangen. Overhangen ontstaan wanneer een deel van het ontwerp zonder ondersteuning over de ruimte hangt. Dit kan problematisch zijn omdat het materiaal tijdens het drukproces laag voor laag wordt afgezet. Niets eronder ondersteunt het materiaal, dat kan instorten en de afdruk verpesten.
Voeg steunen toe aan het ontwerp om stabiliteit te bieden tijdens het printen. Als alternatief kan de hoek van de overhang worden aangepast zodat deze minder snel inzakt. Zolang u dit gebied niet over het hoofd ziet bij het ontwerpen voor additive manufacturing, kunt u er zeker van zijn dat u afdrukken van hoge kwaliteit produceert.
4. Overweeg de kracht van het model
Bij het ontwerpen voor additive manufacturing is het cruciaal om rekening te houden met de sterkte van het model. In tegenstelling tot traditionele productiemethoden, bouwt AM onderdelen laag voor laag op uit een plas vloeistof of poeder. Hierdoor kunnen deze onderdelen in bepaalde richtingen zwakker zijn en vatbaarder voor breuk.
Om ervoor te zorgen dat uw AM-onderdeel sterk genoeg is om de belasting van het gebruik te weerstaan, is het cruciaal om tijdens het ontwerpproces rekening te houden met de oriëntatie ervan. Als u bijvoorbeeld een onderdeel ontwerpt dat in een bepaald geval hoge spanningsniveaus zal ervaren, richting, overweeg dan om de lagen van het onderdeel zo te oriënteren dat ze daar loodrecht op lopen richting.
Als gevolg hiervan moeten DfAM-ingenieurs zorgvuldig de sterkte van de materialen die ze gebruiken en het ontwerp van het onderdeel zelf overwegen om functionele eindproducten te maken.
5. Controleer de resolutie
Bij het ontwerpen van componenten voor additive manufacturing is het essentieel om rekening te houden met de resolutie van het model. De resolutie is een klein kenmerk dat nauwkeurig kan worden afgedrukt, en wordt beperkt door de grootte van het depositiemondstuk en de laagdikte. Een model met een resolutie van 0,1 mm zou bijvoorbeeld geen kleinere functies dan 0,1 mm kunnen afdrukken.
Modellen met een hogere resolutie zijn duurder om te produceren, maar ze kunnen essentieel zijn voor het printen van fijne details of complexe geometrische vormen. Bij het kiezen van een resolutie voor uw model is het cruciaal om kosten en nauwkeurigheid in evenwicht te houden.
6. Overweeg de ontsnappingsgaten
Bij het maken van een object met meerdere onderdelen die moeten worden bevestigd, moeten ontwerpers er rekening mee houden dat er holtes of spaties tussen de onderdelen zullen zijn. Deze holtes kunnen problemen veroorzaken tijdens het printen, omdat ze lucht vasthouden en verhinderen dat het onderdeel goed hecht aan de bouwplaat. Een manier om dit probleem aan te pakken is om ontsnappingsgaten in het ontwerp op te nemen.
Ontsnappingsgaten zijn kleine openingen waardoor lucht en overtollig materiaal kunnen ontsnappen tijdens het printproces, waardoor ingesloten lucht geen problemen veroorzaakt tijdens het printproces. Het opnemen van ontsnappingsgaten in het ontwerp is dus cruciaal voor iedereen die geïnteresseerd is in ontwerpen voor additive manufacturing.
7. Vermijd ondersnijdingen en scherpe hoeken
Design is cruciaal bij 3D-printen. Een veelgemaakte fout is het ontwerpen van objecten met ondersnijdingen of scherpe hoeken. Deze functies zien er op een computerscherm misschien goed uit, maar kunnen tijdens het afdrukken problemen veroorzaken. De reden is dat 3D-printers bouw objecten laag voor laag.
Als een object een ondersnijding heeft, kan de printer het materiaal mogelijk niet goed neerleggen, wat resulteert in een zwak of vervormd onderdeel. Scherpe hoeken kunnen ook problemen veroorzaken, omdat ze tijdens het printen gemakkelijk kunnen kromtrekken of breken. Het is daarom beter om ondersnijdingen en scherpe hoeken te voorkomen door te kiezen voor ontwerpen die u eenvoudig en probleemloos kunt printen.
Test uw ontwerp voordat u het naar de printer stuurt
Nu je weet hoe je moet ontwerpen voor additive manufacturing, is het belangrijk om je ontwerp te testen voordat je het naar je 3D-printer stuurt. Hierdoor kunt u beoordelen hoe het ontwerp werkt in het additieve fabricageproces en mogelijke problemen identificeren. Het is ook een uitstekende manier om een idee te krijgen van de kosten die gemoeid zijn met het 3D-printen van uw product.
Als je je ontwerp hebt getest en tevreden bent met het resultaat, kun je het naar de drukker sturen. Met deze waardevolle tips in het achterhoofd kunt u ervoor zorgen dat uw product correct en volgens uw specificaties wordt bedrukt.
