Pautas de diseño de HP Multi‑Jet Fusion:lista de verificación de expertos para piezas óptimas

Publicado el 30 de noviembre de 2023

Publicado originalmente en fastradius.com el 20 de octubre de 2021

HP Multi‑Jet Fusion (MJF) ofrece piezas de nailon rápidas y de alta calidad que rivalizan con los componentes moldeados por inyección en resistencia y acabado. Esta lista de verificación equipa a los equipos de diseño con las mejores prácticas comprobadas para maximizar el rendimiento de las piezas, reducir costos y optimizar la producción.

Introducción

¿Qué es Multi‑Jet Fusion?

MJF es un proceso de fabricación aditiva industrial líder que produce prototipos de nailon funcionales y piezas de producción de gran volumen con una libertad de diseño y propiedades mecánicas inigualables. A diferencia de la sinterización selectiva por láser, que fusiona el polvo con un láser, MJF utiliza boquillas de inyección de tinta para depositar agentes de fusión y detalles sobre un lecho de polvo de nailon. Un movimiento de barrido continuo aplica calor capa por capa, lo que permite construcciones de alta velocidad sin necesidad de estructuras de soporte. El resultado es una pieza que puede incluir canales internos complejos y conjuntos coimpresos, al tiempo que logra un rendimiento mecánico comparable al del moldeo por inyección pero sin herramientas costosas.

El diseño para la capacidad de fabricación garantiza una calidad óptima de las piezas, rendimientos y rentabilidad. Utilice esta lista de verificación para alinear sus diseños con las capacidades de MJF.

1. ¿Es MJF el proceso correcto para mi proyecto?

Valide que MJF cumpla con todos los requisitos del producto antes de rediseñarlo:

¿Los materiales disponibles satisfacen mi solicitud?

Si bien MJF ofrece una cartera de materiales limitada pero sólida, PA12 y su variante de perlas de vidrio satisfacen la mayoría de las necesidades de plástico rígido. El TPU proporciona una opción elastomérica flexible. Si sus especificaciones exigen un material fuera de este rango, considere un proceso alternativo.

¿Mi pieza cabe dentro del volumen de construcción?

La envolvente de construcción del Jet Fusion4200 es de 380×380×284 mm. Los componentes grandes se pueden dividir en subconjuntos y unir con adhesivos o sujetadores mecánicos. Las características de diseño, como las uniones en cola de milano, pueden ayudar a la alineación y la adhesión.

¿Están las tolerancias dentro de límites aceptables?

Aunque las tolerancias de fabricación aditiva se están reduciendo, confirme que la precisión de MJF se alinea con sus requisitos de ensamblaje. El siguiente ejemplo ilustra una unión en cola de milano diseñada para una unión adhesiva segura.

Ejemplo de unión en cola de milano utilizada para adherir subcomponentes

2. ¿Puedo reducir el uso de material?

Los gradientes térmicos suelen provocar deformaciones, especialmente en secciones largas y delgadas o cambios abruptos de sección transversal. Mitigue los defectos eliminando el exceso de material mediante bolsas, descascarados, celosías u optimización de la topología. Las transiciones graduales (mediante chaflanes o filetes) reducen aún más el riesgo de contracción.

Ejemplos de cambios de DFM para una pieza que se deformaría debido a un cambio abrupto de sección transversal; (a) enrejado (b) descascarado (c) achaflanado/transición gradual

3. ¿Están mis funciones por encima del tamaño mínimo umbral?

Los espesores de pared estándar deben ser de al menos 1,5 mm. Los elementos pequeños no deben ser inferiores a 1,5 mm, excepto las hendiduras, el relieve, el grabado o los diámetros del eje, que pueden alcanzar los 0,5 mm. El texto debe tener un mínimo de 6 puntos (≈2 mm) y 0,3 mm de profundidad. Las roscas de los tornillos deben ser M6 o más grandes; para roscas más apretadas o más duraderas, utilice inserciones roscadas.

Las roscas de los tornillos impresos deben ser M6 o más grandes; Se pueden utilizar insertos cuando se necesitan roscas más pequeñas o más robustas.

4. ¿He considerado las tolerancias de montaje?

Los conjuntos de coimpresión requieren una cuidadosa planificación del espacio libre. Las caras de contacto normalmente necesitan un espacio libre de 0,4 a 0,6 mm para adaptarse a las tolerancias. Al imprimir varias piezas juntas, deje un espacio de al menos 0,5 mm y más si existen secciones transversales grandes o áreas de contacto altas.

Vistas en sección transversal de (a) tornillo y (b) pie de bola coimpresos. Estos diseños requerirán más espacio para evitar la fusión debido a una mayor superficie de contacto.

5. ¿El diseño de mi pieza está optimizado para el posprocesamiento?

Cuando sea necesario un posprocesamiento, asegúrese de que el diseño facilite la eliminación eficiente del polvo y el acabado de la superficie:

1. Sin volúmenes ventilados ni atrapados.
2. Prefiera los agujeros pasantes a los ciegos para evitar la torta de polvo.
3. Agregue filetes a las esquinas internas afiladas para facilitar el volteo y el granallado.

La ruta de flujo de esta geometría hará que sea muy difícil sacar el polvo de la sección inferior. Es fácil que el polvo se apelmace en las esquinas internas afiladas. Agregar filetes ayudará significativamente a desempolvar. Los orificios ciegos son difíciles de desempolvar, ya que no hay ningún lugar por donde pueda salir el polvo cuando se explota desde la entrada del orificio. Considere pasar por el agujero o agregar canales de escape.

6. ¿He aprovechado todas las oportunidades para reducir los costes de las piezas?

Los cambios estratégicos de DFM pueden reducir el desperdicio de materiales y mejorar la economía de construcción. El aligeramiento reduce el riesgo de defectos y el costo de material. La optimización de la encajabilidad (agregar borradores o reposicionar piezas) maximiza la cantidad de piezas por construcción, distribuyendo los costos fijos. Por ejemplo, al introducir un ángulo de desmoldeo se pueden agregar dos partes adicionales a una sola construcción.

El diseño para la encajabilidad aumentará la cantidad de piezas que caben en una construcción, lo que disminuirá el costo por pieza. En este ejemplo, agregar borrador permite empaquetar dos piezas adicionales.

Otros factores de ahorro de costos incluyen el acabado superficial, el color y el posprocesamiento. Las piezas MJF son inherentemente grises pero se pueden teñir de negro con un mínimo esfuerzo. Si se requiere un acabado más suave, se encuentran disponibles opciones como lijado, volteo o alisado con vapor. El texturizado puede mejorar la estética sin pasos de procesamiento adicionales.

Primeros pasos con un experto en DFM

Cumplir con los principios de DFM es esencial para lograr bajos costos operativos, detección temprana de problemas y calidad superior de las piezas. Esta lista de verificación proporciona un marco práctico para perfeccionar los diseños de MJF antes de la producción.

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