Cinco consejos para ayudarlo a diseñar para la fabricación aditiva

A medida que evoluciona la tecnología de fabricación, también debe hacerlo el conjunto de habilidades de diseño para fabricación (DFM) de la industria manufacturera. El panorama de la fabricación aditiva en particular ha avanzado drásticamente durante la última década:la impresión 3D solía considerarse una herramienta de creación de prototipos, o incluso una novedad, pero ahora que la tecnología ha alcanzado capacidades de grado industrial, el diseño para la fabricación aditiva (DFAM) se ha vuelto una capacidad muy codiciada entre ingenieros y desarrolladores de productos.

Dado el rápido ritmo de cambio, si ha pasado años perfeccionando su experiencia en DFM para tecnologías de fabricación heredadas, la perspectiva de tener que aprender nuevas técnicas de DFAM puede parecer abrumadora. Ese desafío puede complicarse aún más debido a las diferentes tecnologías de impresión 3D:las técnicas óptimas de DFAM para el modelado por deposición fundida (FDM), por ejemplo, pueden ser diferentes de la estereolitografía (SLA), Carbon Digital Light Synthesis™ (DLS) o HP Multi Jet Fusion. (HP MJF), e implica importantes consideraciones de diseño, materiales y costos nuevos.

Comprender la tecnología de impresión 3D

No hace falta decir que un proyecto de diseño debe desarrollarse con una comprensión de la tecnología que se utilizará para crearlo. La impresión 3D es un proceso de fabricación aditiva, lo que significa que el material se agrega progresivamente, capa por capa, para formar una pieza terminada, a diferencia de un proceso de fabricación sustractivo, como el mecanizado CNC, en el que una herramienta de corte elimina el material de una pieza de trabajo.

Sin embargo, a pesar de sus diferencias con los métodos de fabricación tradicionales, la integración de la fabricación aditiva con los marcos de producción existentes no tiene por qué ser difícil. Con un poco de pensamiento creativo y la voluntad de cambiar su percepción, los diseños pivotantes para la producción aditiva no serán tan desafiantes como podría imaginar.

Si está listo para hacer el cambio, aquí hay cinco consejos de diseño de impresión 3D para ayudarlo a comenzar:

1. Prepárate para nuevos desafíos

La fabricación aditiva ha abierto una gama de posibilidades de fabricación, permitiendo la creación de piezas que antes eran imposibles de fabricar con relativa velocidad y eficiencia. Sin embargo, DFAM también presenta nuevos desafíos que los diseñadores e ingenieros deben tener en cuenta a medida que pasan las piezas de su estado digital a la producción física. El volumen de construcción de las impresoras 3D, por ejemplo, puede restringir el tamaño de ciertas partes y requerir que los proyectos se construyan usando múltiples impresiones. Mientras tanto, las tecnologías de impresión específicas tienen sus propios desafíos:FDM produce piezas con líneas de capas visibles que pueden no estar representadas en los diseños digitales (y que pueden suavizarse después de la producción), y el proceso HP MJF requiere que las piezas pasen por un proceso de enfriamiento. y luego limpiarse, postimprimirse, lo que puede extender los plazos de producción.

DFAM es una frontera innegablemente emocionante, pero para aprovechar al máximo su tecnología de impresión 3D, es importante diseñar teniendo en cuenta estas consideraciones prácticas a medida que desarrolla proyectos.

2. Ajustar las estructuras de soporte

Para tener en cuenta elementos con voladizos, las piezas pueden necesitar estructuras de soporte, lo que puede generar desafíos de diseño. La necesidad de estructuras de soporte dependerá del ángulo en el que se establezca un voladizo y es importante recordar que los soportes consumirán materiales de impresión 3D, lo que agregará costos y tiempo adicionales al proceso de impresión.

Afortunadamente, es posible que pueda reducir la necesidad de apoyar los voladizos, y ahorrar tiempo y dinero, con algunas estrategias simples. Una buena regla general es minimizar el ángulo de los voladizos de su parte tanto como sea posible:las inclinaciones de 45 grados y más generalmente requieren soportes, mientras que las de menos de 45 grados no. De manera similar, puede anclar ciertas partes haciendo que el soporte requerido forme parte del diseño o ajustando la orientación de la parte en la placa de construcción. Por último, puede elegir un método de impresión más "amigable con el soporte":los procesos de impresión 3D de lecho de polvo, como HP MJF, no requieren que las piezas se diseñen con soportes, ya que el polvo en el que se fabrican es autoportante.

3. Reducir la deformación

Si recién está comenzando su viaje de fabricación aditiva, es posible que los materiales aditivos disponibles y sus propiedades no le resulten familiares.

En particular, los procesos de impresión 3D tienden a deformar los materiales (especialmente en superficies grandes y planas). La deformación puede ocurrir como resultado de diferentes variables de temperatura:en el proceso FDM, el filamento del material se extruye a alta temperatura y luego se enfría. En la impresión SLA y DLS, las piezas pasan por un proceso de horneado posterior a la impresión. En el proceso HP MJF, la deformación se produce como resultado de la sinterización, que tiene lugar en un lecho de material calentado e implica el enfriamiento posterior a la impresión. Algunos procesos de impresión 3D son más propensos a deformarse que otros:las esquinas de las impresiones 3D FDM, por ejemplo, pueden deformarse y levantarse de la cama de impresión a medida que pasan por la contracción térmica.

Puede ser posible abordar la deformación asegurándose de que las impresoras 3D estén calibradas correctamente o asegurándose de que las piezas tengan una adhesión adecuada a la plataforma de impresión. El efecto de deformación también se puede mitigar en el diseño al reducir la cantidad de bordes afilados o elementos sobresalientes en una parte, o al redondear sus esquinas para distribuir la tensión térmica de manera más uniforme. De manera similar, las partes largas o delgadas tienen una mayor tendencia a deformarse, por lo que engrosar esas partes durante el diseño puede reducir el efecto. Trabajar con socios experimentados, como Fast Radius, es una buena manera de evitar la deformación (cuando sea posible), ya que podemos garantizar que toda la calibración del equipo se maneje correctamente antes de la impresión.

4. Considere el grosor de la pared

La tecnología de impresión 3D es capaz de lograr una precisión impresionante y de producir piezas con detalles muy finos, incluso piezas extremadamente delgadas. Sin embargo, al igual que las piezas moldeadas por inyección, cuanto más delgada es una pieza impresa en 3D, más probable es que se produzcan errores durante el proceso de impresión:las características que son demasiado delgadas corren el riesgo de deformarse o desprenderse de la pieza antes de que la resina se enfríe. Del mismo modo, cualquier pieza extremadamente delgada puede terminar exacerbando cualquier deformación posterior a medida que la pieza se enfría después de la producción. Incluso si una parte delgada logra pasar el proceso de impresión, puede dañarse con cualquier limpieza, acabado o procesamiento posterior necesarios.

Con esos factores en mente, debe asegurarse de diseñar sus piezas con el espesor de pared mínimo recomendado para la tecnología de impresión 3D que está utilizando. Los ingenieros de Fast Radius trabajarán con usted para determinar un grosor de pared adecuado para su pieza y para manejar cualquier desafío único asociado con su diseño.

5. Explore oportunidades creativas

La tecnología de impresión 3D brinda oportunidades para agilizar y optimizar el proceso de producción de formas que no serían posibles con otros métodos de fabricación. Esas oportunidades incluyen piezas de aligeramiento sin comprometer su resistencia mediante la eliminación de material. Uno de los métodos de aligeramiento más eficaces para las piezas impresas en 3D es diseñar con celosías:estructuras de sombreado cruzado que se pueden teselar a lo largo de cualquier eje, que utilizan menos material de impresión 3D y que reducen el peso total de una pieza.

Piense de forma creativa en las oportunidades de optimización de DFAM. La red, por ejemplo, se encuentra en numerosas estructuras naturales, incluso en colmenas y corales; de hecho, el mundo natural representa un vasto recurso para futuras ideas de optimización de DFAM, que ofrece un espectro de inspiraciones de diseño potencialmente útiles. Más allá de su peso, las piezas pueden optimizarse para propiedades que incluyen dureza, elongación hasta la falla y transferencia de calor, métricas que tienen corolarios en las propiedades estructurales del hueso humano, por ejemplo, y que pueden emularse (en diversos grados) por tecnología de impresión 3D .

El valor de la experiencia de DFAM

Los avances tecnológicos están cambiando el panorama de la fabricación aditiva, pero no han eliminado la importancia de la intervención de la ingeniería humana. Al hacer la transición a DFAM, incluso los mejores ingenieros pueden beneficiarse de la experiencia y los conocimientos de terceros, o simplemente de tener una caja de resonancia externa, mientras diseñan para la tecnología de impresión 3D.

En resumen, si bien hay muchos recursos de DFAM disponibles para explorar, la resolución de problemas en persona sigue siendo indispensable. Entonces, ya sea que necesite ayuda para optimizar los diseños existentes o comenzar un diseño desde cero, el equipo de ingeniería de Fast Radius está listo para ayudarlo:comuníquese hoy para comenzar.

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