Desbloqueando el potencial total de la fabricación aditiva con principios de diseño inteligentes

Aunque es posible usar fabricación aditiva para replicar una pieza existente producida usando métodos tradicionales, no es el mejor uso de la fabricación aditiva. Para maximizar el rendimiento de una pieza, ahorro de costes y uso de material, es mejor diseñarla desde cero con las oportunidades y restricciones únicas de la aditiva en mente. O, en otras palabras, debería crear su producto usando principios de diseño para fabricación aditiva (DFAM).

DFAM se basa en la misma idea que diseño para fabricabilidad (DFM) — integrando planificación de proceso y desarrollo de producto. Pero en lugar de optimizar un producto para fundición de uretano o moldeo por inyección, DFAM optimiza un producto para fabricación de grado de producción con tecnologías aditivas analizando factores competidores para desarrollar el diseño más eficiente.

La fabricación aditiva no es tan simple como dar a imprimir, especialmente cuando se usan principios DFAM para diseñar una pieza para calidad de grado industrial mientras se minimizan costes de producción. Pero las piezas resultantes cumplen el rendimiento de piezas fabricadas tradicionalmente mientras reducen plazos de entrega, eliminan costes de utillaje y maximizan la flexibilidad de diseño. Aprovechar directrices DFAM temprano en el proceso de desarrollo de producto permite a los equipos de diseño de producto optimizar sus diseños para capturar el valor de la fabricación aditiva.

Aquí hay algunos principios comunes de DFAM a considerar al saltar de fabricación aditiva para prototipado a fabricación aditiva para producción:

Minimice voladizos y reduzca la dependencia de soportes

Cada rebanada sucesiva de su pieza mientras se imprime (ej. en FDM, DMLS, etc.) depende de las capas debajo para soporte. Voladizos grandes, aberturas y otras características pueden requerir soporte adicional durante la construcción para prevenir deformación y asegurar que el producto alcance sus tolerancias de rendimiento. Las piezas diseñadas con principios DFAM en mente serán auto-soportantes, minimizando la necesidad de características de soporte que pueden añadir coste a través de desperdicio de material y necesidades de post-procesado añadidas. Y si se requieren soportes, una consideración de ahorro de coste sería orientar la pieza para que los soportes se coloquen en regiones que no sean visibles para el usuario, donde las marcas son aceptables. Esto reduce el tiempo de lijado y acabado requerido en post-procesado.

Orientación de la pieza

Aunque las piezas fabricadas aditivamente pueden construirse en muchas orientaciones, el ángulo en que se construye una característica puede afectar sus tolerancias. Y como las características solo pueden desviarse de la especificación hasta cierto punto hasta que afecta los límites de tolerancia, es importante considerar una gama de orientaciones posibles temprano en el proceso de diseño. De esa manera, puede identificar qué orientación es la más adecuada para producir su pieza.

Consolide ensamblajes multi-pieza

Es difícil producir formas complejas con fabricación tradicional, lo que puede necesitar crear algunos productos como ensamblajes multi-pieza. Si está transicionando su producto de tradicional a fabricación aditiva, a menudo puede consolidarse en menos piezas para reducir significativamente costes de ensamblaje. Cuando Steelcase diseñó un apoyabrazos para fabricación aditiva, por ejemplo, transformamos un ensamblaje de tres piezas en una pieza 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 herramientas de diseño generativo (ej. optimización topológica o estructuras de celosía) para optimizar la estructura de su pieza basada en cientos de variables. Y como las celosías le permiten ajustar precisamente la resistencia y densidad de material en diferentes regiones de una pieza, una pieza contigua puede cumplir diferentes requisitos de rendimiento en diferentes regiones.

La consideración de diseño más importante en fabricación aditiva

Ninguna de estas directrices aborda uno de los mayores obstáculos para transicionar a fabricación aditiva de grado de producción: Una brecha de habilidades en diseño de producto de fabricación aditiva. Debido a esta brecha, la directriz de diseño más importante es alinearse con expertos en diseño de producto de fabricación aditiva al inicio de cualquier proyecto DFAM. Ellos recomendarán modificaciones de diseño que optimizarán el coste y rendimiento de su producto. Y entenderán cómo impulsar eficiencias a nivel de cadena de suministro a través de producción bajo demanda y almacenamiento virtual. Cuanto antes involucre soporte experto en ingeniería y diseño AM, mayores beneficios obtendrá con su cambio a aditiva.

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