Aplicación de principios de diseño inteligente para amplificar los beneficios de la fabricación aditiva

Si bien es posible utilizar la fabricación aditiva para replicar una pieza existente que se produce con métodos tradicionales, no es el mejor uso de la fabricación aditiva. Para maximizar el rendimiento, el ahorro de costos y el uso de materiales de una pieza, es mejor diseñarla desde cero teniendo en cuenta las oportunidades y limitaciones únicas de los aditivos. O, en otras palabras, debe crear su producto utilizando los principios de diseño para fabricación aditiva (DFAM).

DFAM se basa en la misma idea que el diseño para la fabricación (DFM):la integración de la planificación de procesos y el desarrollo de productos. Pero en lugar de optimizar un producto para la fundición de uretano o el moldeo por inyección, DFAM optimiza un producto para la fabricación de grado de producción con tecnologías aditivas mediante el análisis de factores competitivos para desarrollar el diseño más eficiente.

La fabricación aditiva no es tan simple como imprimir, especialmente cuando se utilizan los principios de DFAM para diseñar una pieza con calidad de grado industrial y minimizar los costos de producción. Pero las piezas resultantes cumplen con el rendimiento de las piezas fabricadas tradicionalmente mientras reducen los plazos de entrega, eliminan los costos de herramientas y maximizan la flexibilidad del diseño. Aprovechar las pautas de DFAM al principio del proceso de desarrollo de productos permite a los equipos de diseño de productos optimizar sus diseños para capturar el valor de la fabricación aditiva.

Estos son algunos principios comunes de DFAM a tener en cuenta al pasar de la fabricación aditiva para la creación de prototipos a la fabricación aditiva para la producción:

Minimice los voladizos y reduzca la dependencia de los soportes

Cada porción sucesiva de su pieza a medida que se imprime (por ejemplo, en FDM, DMLS, etc.) depende de las capas debajo de ella como soporte. Los voladizos grandes, las aberturas y otras características pueden requerir soporte adicional durante la construcción para evitar la deformación y garantizar que el producto logre sus tolerancias de rendimiento. desperdicio de material y necesidades adicionales de procesamiento posterior. Y si se requieren soportes, una consideración para ahorrar costos sería orientar la pieza de modo que los soportes se coloquen en regiones que no miran al usuario, donde las marcas son aceptables. Esto reduce el tiempo de lijado y acabado requerido en el procesamiento posterior.

Orientación de la pieza

Si bien las piezas de fabricación aditiva se pueden construir en muchas orientaciones, el ángulo en el que se construye una característica puede afectar sus tolerancias. Y debido a que las características solo pueden desviarse tanto de la especificación hasta que afecten los límites de tolerancia, es importante considerar un rango de posibles orientaciones al principio del proceso de diseño. De esa forma, puede identificar qué orientación es la más adecuada para producir su pieza.

Consolidar ensamblajes de varias partes

Es difícil producir formas complejas con la fabricación tradicional, lo que puede requerir la creación de algunos productos como ensamblajes de varias partes. Si está haciendo la transición de su producto de la fabricación tradicional a la aditiva, a menudo se puede consolidar en menos piezas para reducir significativamente los costos de ensamblaje. Cuando Steelcase diseñó una tapa de brazo para la fabricación aditiva, por ejemplo, transformamos un ensamblaje de tres partes en una sola parte ininterrumpida con múltiples zonas funcionales

Aprovechando el diseño generativo para optimizar su pieza

Las geometrías únicas posibles a través de procesos aditivos permiten a los diseñadores de productos aprovechar las herramientas de diseño generativo (p. ej., optimización de topología o estructuras de celosía) para optimizar la estructura de su pieza en función de cientos de variables. Y debido a que las redes le permiten ajustar con precisión la resistencia y la densidad del material en diferentes regiones de una pieza, una pieza contigua puede cumplir diferentes requisitos de rendimiento en diferentes regiones.

La consideración de diseño de fabricación aditiva más importante

Ninguna de estas pautas aborda uno de los mayores obstáculos para la transición a la fabricación aditiva de grado de producción:una brecha en las habilidades de diseño de productos de fabricación aditiva. Debido a esta brecha, la pauta de diseño más importante es alinearse con expertos en diseño de productos de fabricación aditiva desde el comienzo de cualquier proyecto DFAM. Recomendarán modificaciones de diseño que optimizarán el costo y el rendimiento de su producto. Y comprenderán cómo impulsar la eficiencia a nivel de la cadena de suministro a través de la producción bajo demanda y el almacenamiento virtual. Cuanto antes involucre a expertos en diseño AM y soporte de ingeniería, mayores serán los beneficios que obtendrá con su cambio a aditivo.

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