增材制造(AM)的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)就是其在設(shè)計(jì)方面的靈活性,這使我們能夠以新方式反思現(xiàn)有的工藝設(shè)計(jì)。舉例來(lái)說(shuō),汽車工業(yè)中的層壓工具的作用是將材料粘附在汽車內(nèi)飾上,這一粘貼材料的過(guò)程被稱為懸垂成型。在Materialise的設(shè)計(jì)師和工程師認(rèn)識(shí)到該工藝的缺陷后,他們?cè)噲D用AM技術(shù)重新設(shè)計(jì)該工具。
挑戰(zhàn)
消除傳統(tǒng)方法制造的工具所帶來(lái)的問(wèn)題
對(duì)于將AM應(yīng)用于汽車行業(yè)這一技術(shù),Materialise金屬能力中心的專家們已經(jīng)非常熟悉。他們一直在用AM技術(shù)反思舊工藝。該團(tuán)隊(duì)就是這樣在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)經(jīng)常導(dǎo)致矛盾、時(shí)間浪費(fèi)和廢料過(guò)多的問(wèn)題點(diǎn)——垂線成型。
一般來(lái)說(shuō),這種工藝會(huì)使用到帶有加熱和冷卻通道的金屬工具,來(lái)將皮革等材料粘在汽車內(nèi)部的某個(gè)區(qū)域,比如門板上。由于該工具是通過(guò)銑削固體金屬塊制成的,此通道只能在直線上鉆孔,這就限制了此工具的設(shè)計(jì)可能性。因此,這會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)周期延長(zhǎng)、加熱不連貫、膠水?dāng)U散等問(wèn)題,使得時(shí)間和材料都浪費(fèi)良多,而且生產(chǎn)結(jié)果也達(dá)不到行業(yè)要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
解決方案
利用增材制造工具重新設(shè)計(jì)
當(dāng)設(shè)計(jì)與工程團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題時(shí),他們立即意識(shí)到增材制造技術(shù)可以幫助他們提升工具的性能——同時(shí)還允許他們繼續(xù)使用鋁來(lái)應(yīng)對(duì)溫度限制和壓力限制。
Materialise的設(shè)計(jì)工程師Tim Hermanski說(shuō):“我們?yōu)樵霾闹圃熘匦略O(shè)計(jì)零件不僅僅是為了改進(jìn)原始設(shè)計(jì),而是希望能夠使用創(chuàng)新的方法來(lái)賦予工具新的活力。我們?cè)鯓幽軌蛲ㄟ^(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì),從而使零件效果超出預(yù)期呢?3D打印的設(shè)計(jì)靈活性使我們能夠做到這一點(diǎn)。所以,我們不會(huì)止步于‘還可以’”。
在為增材制造重新設(shè)計(jì)零件時(shí),對(duì)于3D打印設(shè)計(jì)的方法和應(yīng)用,團(tuán)隊(duì)擁有深刻的理解是至關(guān)重要的。我們的金屬能力中心擁有最合適的團(tuán)隊(duì),因?yàn)樵撝行膿碛蠥M軟件、生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的專業(yè)知識(shí)。有了這些專業(yè)知識(shí)和Materialise軟件來(lái)簡(jiǎn)化流程,該團(tuán)隊(duì)使用AM思維對(duì)零件進(jìn)行了全面的反思。
結(jié)果
性能更強(qiáng)、更輕便、更便宜的3D打印零件
在我們的團(tuán)隊(duì)和金屬AM綜合性能的幫助下,此零件的二次設(shè)計(jì)比原來(lái)的設(shè)計(jì)多出許多優(yōu)勢(shì)。
3D打印的層壓工具
首先,優(yōu)化后的通道性能提升了50%。我們的團(tuán)隊(duì)將通道設(shè)計(jì)得更靠近表面,以確保加熱和冷卻的均勻和快速。如上所述,最初設(shè)計(jì)的一個(gè)主要缺點(diǎn)就是在這一步驟中不能保持一致,所以改進(jìn)后的流動(dòng)(flow)對(duì)于減少?gòu)U料幫助很大。
加熱后的AM零件的熱圖像
靈活的設(shè)計(jì)帶來(lái)的另一個(gè)好處是,該團(tuán)隊(duì)可以將兩個(gè)零件合二為一,從而使零件的質(zhì)量減少51%。銑削技術(shù)只能生產(chǎn)筆直的通道,而AM技術(shù)能夠使用最少的材料,設(shè)計(jì)生產(chǎn)更多形狀的通道。
更輕便的零件制造成本也更低,對(duì)操作員來(lái)說(shuō)也更容易處理。我們的團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步優(yōu)化了零件,使零件無(wú)需支撐結(jié)構(gòu),減少了材料成本和后期處理所需的時(shí)間和精力。
來(lái)源:Materialise 瑪瑞斯 |
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