Чи вплине підтримка дизайну на-вартість обробки?

1. Основні ідеї, які підтверджують зв'язок між дизайном і вартістю
Конструкція металевої опори для 3D-друку повинна знайти компроміс між «стабільним формуванням» і «ефективністю витрат». Основні ідеї безпосередньо пов’язані з витратами на пост{2}}обробку:
Ідея обмеження площі контакту
Існує три типи контакту між опорою та частинами: поверхневий контакт, контакт по лінії та точковий контакт. Поверхневий контакт може зробити речі стабільнішими, але значно ускладнює пост{1}}обробку. Наприклад, авіаційні кронштейни з титанового сплаву з конструкцією контакту з поверхнею мають залишкову опорну площу 12 см², для якої потрібно 5 годин ручного полірування, щоб відповідати вимогам щодо шорсткості поверхні Ra1,6 мкм. Завдяки конструкції з точковим контактом залишкова площа становить лише 2,3 см², а час механічного полірування – лише 40 хвилин. Робота Suzhou Tianhong Laser демонструє, що на кожний 1 см² зменшення площі контакту час, необхідний для подальшої-обробки, можна скоротити на 15%–20%.
Точний контроль критичного кута
різні процеси мають різні критичні кути підвіски: процес SLM зазвичай потребує опори для структур, які висять під кутом менше 30 градусів, тоді як процес EBM може послабити критичний кут до 35 градусів, оскільки він плавиться при високих температурах. Адаптивний метод сканування Leiming Laser дозволив друкувати підвісні конструкції без підтримки під невеликими кутами від 5 градусів до 35 градусів, змінюючи щільність потужності лазера на льоту. Це зменшило кількість необхідних допоміжних матеріалів на 78%, а вартість пост-обробки на 65%.
Ідея економії матеріалів
Ціна на металевий порошок може досягати тисяч юанів за кілограм, а витрачання допоміжних матеріалів негайно підвищує ціни. На прикладі сплаву на основі нікелю Inconel 718-стандартна опорна конструкція призводить до відходів до 18 %, тоді як деревоподібна допоміжна структура, створена шляхом оптимізації топології, може підтримувати відходи нижче 5 %. Приклад частини авіаційного двигуна показує, що покращена конструкція опори знижує вартість окремого шматка матеріалу з 2300 юанів до 850 юанів, падіння на 63%.
2. Ключові елементи, які підтримують-дизайнерські витрати-на обробку
Підтримка ризику тривалої фізичної травми
Дефекти тканини можуть виникнути, коли опора та розділ компонентів мають різну кількість термічного навантаження. Під час друку з нержавіючої сталі 316L грубі стовпчасті кристали можуть утворюватися там, де сітка стикається з твердим тілом. Це робить ділянку м’якшою на 15–20% і скорочує термін служби на 40%. Щоб позбутися цих прихованих небезпек, процедура термічної обробки має бути довшою, а це означає, що вартість до-обробки для одного шматка зросте на 120–180 юанів.
Проблема забезпечення доступності складних конструктивних опор
Диск турбіни в авіаційному двигуні має внутрішній діаметр каналу всього 2 мм. Стандартна конструкція опори призводить до викривлення секції каналу більш ніж на 8%, що необхідно виправити за допомогою електрохімічного розчинення. Ця техніка потребує 41 мас.% розчину азотної кислоти для обробки при 80 градусах протягом 6 годин. Вартість одного агента становить 350 юанів, і є ймовірність рівномірності корозії.
Приховані витрати на те, щоб щось робити вручну
Дані автоматизованої виробничої лінії BMW IDAM показують, що ручне втручання все ще потрібне, щоб допомогти з процесом видалення, який займає 35% від загальної кількості годин після{1}}обробки. Вартість робочої сили становить 2,8 мільйона юанів на рік для виробничої лінії, яка виготовляє 10 000 одиниць на рік. Роботизована система NetShape від Rivelin Robotics використовує керування зворотним зв’язком зусилля для досягнення точності контактного зусилля на рівні 0,1 Н. Це скорочує потребу в ручному втручанні до менш ніж 5% і економить понад 2 мільйони юанів на рік.
3. Стратегії на кордоні, які допомагають оптимізувати дизайн
Структура, яка може стояти самостійно завдяки генеративному дизайну
За допомогою методів машинного навчання програмне забезпечення Autodesk Netfabb може автоматично створювати опорні структури біоміметичної решітки. Такий спосіб зменшив вагу сателітного кронштейна на 85% і позбавив потреби в традиційних опорах. Він також змінив процедуру подальшої-обробки з механічної обробки на просту термічну обробку та знизив вартість окремого шматка на 1200 юанів.
Спільна робота над новими ідеями для багато-матеріальних систем
Технологія бельгійської біметалічної опори Materialise використовує той факт, що інконель 718 і чисте залізо окислюються з різною швидкістю при 800 градусах, щоб автоматично відшаровувати опору. Цей метод зменшує кількість опори, що залишилася, до менш ніж 0,01 мм, скорочує час, необхідний для подальшої-обробки з 48 годин до 8 годин, і економить 650 юанів за шматок.
Замкнутий цикл управління відстеженням процесу
Високошвидкісні-камери та інфрачервоні датчики в системі Siemens Process Sight стежать за формою басейну розплаву в режимі реального часу. Якщо існує ймовірність недостатньої опори, налаштування лазера змінюються автоматично або створюється додаткова опора. Під час друку складної деталі потокового каналу технологія знизила рівень браку завдяки підтримці з 18% до 0,3%, що заощадило понад 500 000 юанів на рік на витратах на доопрацювання.