スマート DFAM 設計で量産グレードの積層造形を実現

2023 年 9 月 27 日に公開

積層造形で既存の部品を複製することは可能ですが、テクノロジーの可能性を最大限に活用することはほとんどありません。最大限のパフォーマンス、コスト削減、材料効率を引き出すには、付加製造特有の機会と制約を念頭に置いてゼロから設計する必要があります。基本的には、付加製造のための設計 (DFAM) 原則を適用します。

DFAM は、プロセス計画を製品開発に直接統合することにより、確立された製造可能性設計 (DFM) の概念を拡張します。 DFM はウレタン キャスティングや射出成形などの従来の方法に重点を置いていますが、DFAM は工業グレードの添加剤プロセスに合わせて設計を調整し、最も効率的でコスト効率の高い部品を製造するために競合する要素のバランスをとります。

プロダクショングレードのコンポーネントを作成することは、単に「印刷」を押すだけではありません。 DFAM は、設計者がリードタイムを短縮し、工具費用を削減し、設計の自由度を最大化しながら、従来の製造部品と同じパフォーマンスを達成できるようにガイドします。 DFAM ガイドラインを早期に組み込むことで、チームは積層造形の戦略的利点を完全に活用できます。

以下は、プロトタイプレベルの追加ビルドと真の量産グレードのパーツを区別する主要な DFAM 原則です。

オーバーハングを最小限に抑え、サポートへの依存を軽減

追加ビルドの各レイヤーは、その下のレイヤーに依存してサポートされます。大きなオーバーハングや開いたセクションなどのフィーチャーでは、反りを防止し公差を維持するために追加のサポート構造が必要になることがよくあります。 DFAM のベスト プラクティスに従った設計は自立しており、材料の無駄と後処理を削減します。サポートが避けられない場合は、サポートの残りが目に見えない領域に位置するようにパーツの向きを変えると、サンディングと仕上げの時間が短縮されます。

パーツの向き

積層造形プリンタではさまざまな角度から部品を構築できますが、構築方向は表面仕上げと寸法精度に影響します。わずかな偏差によっても公差が破られる可能性があるため、設計の初期段階で複数の方向を評価することは、仕様を満たす最適な構築方向を特定し、生産を合理化するのに役立ちます。

複数パーツのアセンブリを統合

従来の製造では複数の部品からなるアセンブリを必要とする複雑な形状も、多くの場合、加算法を使用して単一の部品に統合できるため、組み立ての労力とコストが削減されます。たとえば、Steelcase がアーム キャップを再設計したとき、3 つの部品からなるアセンブリを、複数の機能ゾーンを備えた 1 つのシームレスなコンポーネントに変換しました。

ジェネレーティブ デザインを活用してパーツを最適化する

積層造形により、設計者がトポロジーの最適化、格子構造などの生成ツールを使用して、数百の変数に基づいて部品の内部アーキテクチャを調整できる独自の形状が可能になります。格子設計により、さまざまな領域にわたる強度と材料密度を正確に制御できるため、単一の部品でさまざまな性能要件を満たすことができます。

積層造形設計における最も重要な考慮事項

これらのガイドラインは貴重ですが、量産グレードの積層造形を導入する際の最大の障壁は依然として製品設計におけるスキルギャップです。最も重要なステップは、最初から積層造形の専門家に協力してもらうことです。彼らは、コストとパフォーマンスを最適化する設計変更を推奨でき、オンデマンド生産や仮想倉庫などのサプライチェーンの効率を活用する方法を知っています。経験豊富な AM 設計エンジニアとの提携が早ければ早いほど、移行のメリットは大きくなります。

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