Verschillende ontwerpoverwegingen bij AM

Additive manufacturing, ook gekend als 3D-printen, biedt voordelen die niet kunnen bereikt worden met klassieke productielijnen: onbeperkte ontwerpvrijheid, customisatie, lichtgewicht, materiaalefficiëntie, ... Om het volledige potentieel te ontsluiten, moeten ontwerpers echter kiezen voor een totaal nieuwe benadering en mentaliteit. Een sleutelaspect hierbij is het gebruik van de juiste methodologie. Lees er meer over in ons e-boek 'Design for additive manufacturing: a feasible methodology'.

AM vs. klassieke productiemethoden

AM is uiteraard meer dan ontwerp en methodologie. Het is een compleet proces, waarin elke bouwsteen een essentiële rol speelt. Voor we van start kunnen gaan met het printproces is het belangrijk dat u bij het ontwerp waarmee gewerkt wordt, rekening houdt met de vereisten, de productietechnologie en het materiaal. De keuze van materiaal en productietechnologie wordt gemaakt tijdens het ontwerpproces.

Een van de grote trends van de laatste jaren is de overgang van het gebruik van AM voor prototyping naar de productie van 3D-geprinte onderdelen bestemd voor eindgebruik. Terwijl 3D-geprinte prototypes vaak copy-prints zijn van een ontwerp, moeten AM-onderdelen voor eindgebruik herontworpen of herwerkt worden in functie van de technologie om een competitief alternatief te kunnen bieden.

Drie facetten van AM

AM is ideaal voor de productie van kleine en complexe onderdelen. Zoals met elke andere ontwerpmethodologie is het echter belangrijk rekening te houden met verschillende ontwerpoverwegingen. Het combineren van ontwerp met functie, productie en post-processing helpt u AM-onderdelen te ontwikkelen die voldoen aan elke nood.

Design for function

Dankzij de laagsgewijze productie maakt AM het mogelijk zeer complexe onderdelen in kleine series te produceren. Bijkomende complexiteit binnen eenzelfde volume is in wezen gratis. Daarom is het maar logisch zo veel mogelijk functionaliteit aan het onderdeel toe te voegen. Het is mogelijk af te wijken van de klassieke ontwerpregels en features te creëren die onmogelijk te realiseren zijn met traditionele technologieën, zoals complexe ondersnijdingen en (interne) caviteiten. Meerdere onderdelen kunnen in een enkel onderdeel geïntegreerd worden, om zo assemblagetijd en -kosten te verminderen. Klemmen, lassen en hoge toleranties zijn niet langer aan de orde.

Design for manufacturing

Ontwerpen in het licht van productieregels die betrekking hebben op alle AM-technologieën is moeilijk, gezien er een groot verschil is tussen de AM-procedés en -materialen. Toch zijn er algemene do's en don'ts die u tijdens het ontwerpproces in het achterhoofd moet houden.

Probeer altijd:

  • de hoeveelheid materiaal en het aantal ondersteuningsstructuren te beperken
  • rekening te houden met de afmetingen van de 3D-printer
  • kleine details volgens de printerspecificaties te ontwerpen
  • ervoor te zorgen dat teveel aan poeder of hars kan verwijderd worden
  • ermee rekening te houden dat de mechanische eigenschappen verschillend kunnen zijn in elke richting door de anisotropie van bepaalde processen.

Let op: meer specifieke ontwerpregels zijn sterk afhankelijk van de technologie, het materiaal en de printer. Sirris kan u hierbij helpen.

Design for post-processing

Hoewel het printproces bijna volledig automatisch gebeurt, komt er nog heel wat manuele arbeid bij het proces kijken. Dit houdt onder meer het verwijderen van resterend poeder, steunstructuren en nabewerking van het onderdeel zelf in. Hoe meer manueel werk vereist is, hoe hoger de uiteindelijke kost van het onderdeel zal zijn.

Zijn de 'vereiste' toleranties echt nodig? Soms zijn toleranties opgenomen in technische tekeningen alleen maar omdat de ontwerper gewoon is deze op te nemen. De meeste  toleranties zijn onmogelijk te bereiken met 3D-printen en hiervoor is nabewerking nodig. Daarom is het steeds een waardevolle oefening om deze opnieuw in vraag te stellen, om zo de eventuele nabewerkingskost te verkleinen.

Methodologie in zes stappen

De meeste productontwerpers zijn nog niet vertrouwd met AM. Omdat deze productietechnologie een specifieke aanpak vereist, ontwikkelde Sirris een specifieke ontwerpmethodologie. Zo kunnen de mogelijkheden van de AM-technologieën ten volle gebruikt worden, terwijl rekening wordt gehouden met andere productierestricties.

De algemene methodologie heeft betrekking tot alle AM-technologieën, bestaat uit zes verschillende fases en is gebaseerd op een 'globaal ontwerpproces’. Meer weten over deze methodologie? We leggen ze voor u uit in ons e-boek 'Design for additive manufacturing: a feasible methodology'.

Schrijf u hier in en ontvang het e-book in uw mailbox.

Tags: