3D

Katmanlı Üretim Tasarımı (DfAM) 3D Baskı Stratejileri

Katmanlı Üretim Tasarımı (DfAM), tasarımınızı üretimi daha ucuz, daha hızlı veya daha etkili hale getirmek için ayarlama sürecidir. Katmanlı üretim teknikleri için uygun tasarım yapmak, 3D yazıcılarınızın etkin bir şekilde kullanılmasını sağlayarak üretim sürecinizi oluştururken verimi artırabilir ve zamandan ve maliyetlerden tasarruf sağlayabilir.

Son birkaç yılda, 3D baskı teknolojisindeki gelişmeler, eklemeli üretim süreci tasarımında yeni fırsatlar yarattı. İlk defa, geometrik olarak karmaşık parçaların oluşturulması basit parçalar kadar kolay olabildi. Daha da önemlisi, bu parçalar fonksiyonel gereksinimler göz önünde bulundurularak tasarlanabildi.

Katmanlı üretim tasarımının modern üretim ve geliştirme süreçlerine dönüştüğünü kanıtlayabileceği birkaç önemli alan vardır.

Katmanlı İmalat için Tasarım ve Geleneksel İmalat için Tasarım

Geleneksel olarak, CNC frezeleme için bir parça tasarlarken, frezenizin markasını ve modelini, yeteneklerini ve çalışma hacmini göz önünde bulundurmanız gerekir. Bu hususların tümü makine tarafından yönlendirilirken, yüksek toleranslı özellikler, takım değişiklikleri ve kurulumların tümü parçaya yöneliktir.

Makineye ve parçaya dayalı değerlendirmelerin ötesinde, iş mili hızı, malzemeler ve takım türü gibi CNC frezeleme ile üretim sürecini daha da etkileyen ayrıntılar vardır. Karmaşık bir parçanız varsa, daha karmaşık bir makinede yapmak daha kolaydır, ancak bu makineler daha pahalıdır.

CNC frezeleme için tasarım, bir parçayı üretmek için gereken her işlemin ve bu işlemi gerçekleştirmek için gerekli olan ilgili aracın önceden dikkate alınmasını gerektirir.

3D baskı için tasarım, geleneksel üretime benzerlik gösterir. 3D baskı tasarımının bazı yönleri sürece bağlıdır ve bazıları yazıcıya bağlıdır. 3D baskı, bir çıkarma işlemine karşı bir katkı maddesi olduğundan, modelinizi oluşturmak için parçaların enine kesitleri katman katman ekstrüde edilir. İşlemlerin ve gerekli araçların sayısı yalnızca bir veya ikiye basitleştirilmiştir, bu da bir CNC işine başlamadan önce tipik olarak ihtiyaç duyulan takım değişiklikleri, takım temizleme, kurulumlar ve özel iş parçası tutma gibi operasyonel hususları ortadan kaldırır.

Örneğin, CNC frezeleme ile üretilen, beş farklı işlemden oluşan, üç farklı kesme aleti, iki kurulum ve bir takım özel yumuşak çene kullanılarak üretilen bir parça, tek bir işlemde, tek bir alet kullanılarak bir 3D yazıcı ile üretilebilir ve ek kurulum gerektirmez. Aynı basitleştirme, 20 işlem, sekiz araç ve dört kurulum gerektiren parçalar için de geçerlidir. Bu, çok çeşitli tasarım fırsatları sunar, ancak aynı zamanda tasarımınızda hesaba katılması gereken sınırlamaları ile birlikte gelir.

Katmanlı üretimin en büyük avantajlarından biri, kompleks parçaları kurmanın basit temel parçaları kurmak kadar kolay olmasıdır.

Örnek olarak iki farklı parça tasarımını ele alalım – Tasarım # 1, dikey bir deliğe sahip basit bir parçadır ve Tasarım # 2, üretimi o kadar basit olmayan açılı bir delik içerir.

Frezeleme yapıyorsanız 1 numaralı tasarım basit bir işleme kurulumu gerektirir. Tasarım # 2, daha karmaşık bir makineye veya daha kapsamlı bir fikstürle bağlama kurulumuna ihtiyaç duyacaktır. Tasarımda küçük bir farklılık için tamamen farklı iki işleme yaklaşım izlenir.

3D baskı ile iki farklı yaklaşıma ihtiyacınız yoktur. Her iki parçayı da 3D baskı yazılımına gönderebilir ve baskıya basabilirsiniz. Yazıcı tüm ayarları sizin için yapar, bu nedenle geometrik olarak karmaşık bir parçanın kurulumu basit bir parçayla aynı miktarda zaman ve çaba gerektirir.

DfAM’de Geometrik Olarak Karmaşık Unsurların İzole Edilmesi

Biriktirme tabanlı plastik baskı işleminin dezavantajlarından biri, parçaların anizotropik olmasıdır, bu nedenle malzeme mukavemeti, baskı yatağına paralel düzlemler boyunca ve ona normal olan eksen boyunca farklı olacaktır. Bunu post-it yığını gibi düşünün. Yüzeyleri kırmak zordur, ancak sağduyulu malzeme dilimleri arasındaki ek yerlerinde ayrılması kolaydır.

DfAM ilkeleri ile Eiger’de bir parça yaratmak

Bu nedenle, eklemeli üretim tasarımında, sadece bir parçanın basılabilirliğine değil, performansına ve işlevsel gereksinimlerinizi nasıl karşıladığına da düşünmek önemlidir.

Bunu örnek olarak basit bir tetrahedron şekli kullanarak özetleyebiliriz. Bunun ilk yinelemesi, temel bir tür blok şeklindedir. Çalışır, ancak temelde bir blok CAD modeli gibidir. Bu aşamaya geçmek, ona iyi demek ve baskıya basmak çok kolaydır. Bu, dokuz saatlik bir baskı olacak ve maliyeti düşük olacaktır.

Bu modelin birden çok kopyasından veya revizyonundan geçmesini bekliyorsak, zamandan ve maliyetten tasarruf etmek için bazı iyileştirmeler yapmak isteyebiliriz. Merkezde çok sayıda malzemeyi keserek, ancak parçanın yapısal bütünlüğünü sağlam bir blok yerine nervürlerle koruyarak baskı süresini kısaltabilmek mümkündür.

Farklı 3D yazdırılmış parçaların baskı sürelerini ve malzeme maliyetlerini karşılaştırma

Parçanın bu versiyonu altı saat sürecektir, ancak yapısal açıdan bakıldığında, bu bölüm anizotropiktir. Parçaya bir yük uyguladığımızda, katman çizgileri boyunca kesilebilir. Bu nedenle, bu bölümün gereksinimlerini yeniden düşünmemiz gerekir.

Gücü önemsiyoruz çünkü bunun büyük bir yüke dayanması gerekebilir ve aynı zamanda onu normal bir tetrahedron yapmak için gereken açıları da önemsemek gereklidir. Bu açılar, hassas olması gereken karmaşık geometrilerdir ve parça bu kirişlerde kırılamaz. Parçanın bu versiyonunu hızlı bir şekilde yinelemek ve tasarımın özelliklerini değiştirmek istiyorsak, bunu altı saat veya daha uzun döngülerde yapmamız gerekir. 3D baskıyı gerçekten avantajımız için kullanabileceğimiz yer burasıdır.

3D yazdırma ile, bu durumda köşeler olan kritik karmaşık bileşenleri izole edebilirsiniz. Genel geometriyi korurken parçanın anizotropik elemanlarını dübellerle atlattık. Parça ile ilgili herhangi bir şeyin değiştirilmesi gerekiyorsa, her köşe ünitesi yarım saatlik bir baskı işidir, böylece gerekirse her bir bağlantı noktasında çok daha hızlı yineleme yapabilirsiniz ve boyutunu değiştirmek isterseniz tek yapmanız gereken, köşeleri yeniden yazdırmadan merkezleme pimlerini çıkarmaktır.

Son olarak, 3D baskı bu tasarım için mükemmeldir çünkü geometrik olarak karmaşık özellikleri izole eder. Katmanlı üretim için tasarım yapmanın anahtarı budur. Tasarımın hangi yönlerinin kendisini katman katman sürece ödünç verebileceği belirlenir. Bu, maliyetleri ve baskı süresini etkiler, iş akışını ve parça işlevselliğini geliştirir ve yinelemeyi ve değiştirmeyi kolaylaştırır.

Daha fazla bilgi edinmek için;

tolga.bolol@promakim.com.tr

Yorumlariniz & Gorusleriniz