Aplicar princípios de design inteligente para ampliar os benefícios da manufatura aditiva

Embora seja possível usar a manufatura aditiva para replicar uma peça existente que é produzida usando métodos tradicionais, não é o melhor uso da manufatura aditiva. Para maximizar o desempenho de uma peça, economia de custos e uso de material, é melhor projetá-la desde o início com as oportunidades e restrições exclusivas do aditivo em mente. Ou, em outras palavras, você deve criar seu produto usando os princípios de design para manufatura aditiva (DFAM).

O DFAM baseia-se na mesma ideia do design para manufatura (DFM) — integrando planejamento de processo e desenvolvimento de produto. Mas, em vez de otimizar um produto para fundição de uretano ou moldagem por injeção, a DFAM otimiza um produto para fabricação de nível de produção com tecnologias aditivas analisando fatores concorrentes para desenvolver o design mais eficiente.

A fabricação aditiva não é tão simples quanto imprimir, especialmente ao usar os princípios DFAM para projetar uma peça com qualidade de nível industrial, minimizando os custos de produção. Mas as peças resultantes atendem ao desempenho das peças fabricadas tradicionalmente, reduzindo os prazos de entrega, eliminando os custos de ferramentas e maximizando a flexibilidade do projeto. Aproveitar as diretrizes do DFAM no início do processo de desenvolvimento do produto permite que as equipes de projeto de produto otimizem seus projetos para capturar o valor da manufatura aditiva.

Aqui estão alguns princípios comuns do DFAM a serem considerados ao passar da manufatura aditiva para prototipagem para a manufatura aditiva para produção:

Minimize saliências e reduza a dependência de suportes

Cada fatia sucessiva da sua peça à medida que é impressa (por exemplo, em FDM, DMLS, etc.) depende das camadas abaixo dela para suporte. Grandes saliências, aberturas e outros recursos podem exigir suporte adicional durante a construção para evitar deformações e garantir que o produto atinja suas tolerâncias de desempenho. desperdício de material e necessidades adicionais de pós-processamento. E se os suportes forem necessários, uma consideração de economia de custos seria orientar a peça para que os suportes sejam colocados em regiões que não estejam voltadas para o usuário, onde as marcas são aceitáveis. Isso reduz o tempo de lixamento e acabamento necessário no pós-processamento.

Orientação da peça

Embora as peças fabricadas com aditivos possam ser construídas em várias orientações, o ângulo no qual um recurso é construído pode afetar suas tolerâncias. E como os recursos podem se desviar muito da especificação até afetar os limites de tolerância, é importante considerar uma variedade de orientações possíveis no início do processo de design. Dessa forma, você pode identificar qual orientação é mais adequada para produzir sua peça.

Consolidar montagens de várias peças

É difícil produzir formas complexas com fabricação tradicional, o que pode exigir a criação de alguns produtos como montagens de várias peças. Se você estiver fazendo a transição de seu produto da manufatura tradicional para a aditiva, muitas vezes ele poderá ser consolidado em menos peças para reduzir significativamente os custos de montagem. Quando a Steelcase projetou uma tampa de braço para manufatura aditiva, por exemplo, transformamos um conjunto de três peças em uma peça ininterrupta com várias zonas funcionais

Aproveitando o design generativo para otimizar sua peça

As geometrias exclusivas possíveis por meio de processos aditivos permitem que os designers de produtos aproveitem as ferramentas de projeto generativas (por exemplo, otimização de topologia ou estruturas de treliça) para otimizar a estrutura de sua peça com base em centenas de variáveis. E como as treliças permitem ajustar com precisão a resistência e a densidade do material em diferentes regiões de uma peça, uma peça contígua pode atender a diferentes requisitos de desempenho em diferentes regiões.

A consideração mais importante do projeto de manufatura aditiva

Nenhuma dessas diretrizes aborda um dos maiores obstáculos à transição para a manufatura aditiva em nível de produção:uma lacuna de habilidades de design de produto de manufatura aditiva. Devido a essa lacuna, a diretriz de design mais importante é alinhar-se com especialistas em design de produtos de manufatura aditiva no início de qualquer projeto DFAM. Eles recomendarão modificações de design que otimizarão o custo e o desempenho do seu produto. E eles entenderão como aumentar a eficiência no nível da cadeia de suprimentos por meio de produção sob demanda e armazenamento virtual. Quanto mais cedo você envolver o projeto de AM especializado e o suporte de engenharia, maiores serão os benefícios que você terá com a mudança para o aditivo.

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