添加剂制造设计|2017-03-01 |装配杂志

添加剂制造已成为今天制造业的流行语。它在过去的几十年中得到了极大的提高，它正在从一种技术的技术演变为一个可用于制造实际部件和工具的技术。该技术已在无数产业中使用，包括汽车，消费品，医疗设备，航空航天和防御。

出现了各种添加剂制造方法：融合沉积建模（FDM），立体光刻（SLA），多射精3D树脂印刷（3DP），选择性激光烧结（SLS）和直接金属激光烧结（DML）。所有这些方法通过层构建材料层来制造零件。

原则上，任何组分可以通过减法或添加剂制造技术进行。然而，各种设计特征对两种方法构成了完全不同的挑战。随着添加剂制造业的直接制造的零件数量，重要的是放置适用于这些工艺的设计原理，并确保部件设计用于添加剂制造。在设计阶段应考虑几个因素，以有效地使用这些技术生产零件。

最大零件大小

附加制造零件的最大尺寸受可用机械尺寸的限制。如果零件大于机器的最大容量，可以采用以下方法来解决问题。

如果最终使用仅用于创建原型，则可以缩放零件，使得最大尺寸适合机器。当然，由于缩放，一些更精细的细节可能会丢失，具体取决于缩放因子和特征尺寸。这可能需要在缩放的3D模型中进行一些编辑或清理。

或者，如果不匹配的尺寸很小，部件可以重新设计以适应机器，或者部件可以重新设计为多件装配。在后一种情况下，模型可以被分割成两个或多个部分，然后用胶水或焊接在一起。这也可能需要一些修改或增加一些特性，以增加接头强度。

面孔需要支持

因为添加剂制造方法通过层构建部分层，所以某些设计可能需要在生产过程中额外的支持。负面草案，悬垂和底切等特征需要支持FDM，SLA和3DP。

结果，应尽可能避免这种特征。创建部件支持增加了生产时间，而且，又会提高成本。需要支持的零件也可能需要次要进程。可能必须削减支撑，并且联合线可能必须砂磨和清洁。

最小壁厚

部分的最小壁厚取决于添加剂制造方法和机器的分辨率。非常薄的墙壁可以使部分脆弱。因此，工程师应保持最小壁厚，以赋予该部件的足够的强度和刚性。

对于需要支撑的面孔，例如负面草案，悬垂和底切等面孔尤其如此。墙壁必须足够厚，足够强以承受焊接材料时引起的应力。

通过添加肋骨来提高零件刚性的另一种方法是通过添加肋骨。随着墙壁的突起，肋骨可以加强并加强足够的部件，使工程师可以设计墙壁更薄。然而，高大的肋骨或长肋也可以产生一些问题。肋骨需要以正确的长度，高度和厚度的比例设计，以提供所需的强度。肋厚度应通过添加剂制造生产足够大。

如果肋骨太长或太高，可能需要支撑肋骨。用几根小肋骨比用一根大肋骨更好。对于较大的表面，建议添加肋网。对于增材制造，建议增加薄壁结构的壁厚，而不是增加肋。但是，厚壁结构增加了部件的重量，而且生产成本更高。工程师可能需要在设计要求和成本之间进行权衡。

老板设计

部件设计可能有老板，它用作附着和组装点。最常见的老板设计包括有或没有孔的圆柱形突起。老板中的孔设计用于接收螺钉，螺纹插入件或其他紧固件。在服务条件下，凸台经常受到组件其他部分不遇到的应力。因此，老板通常设计有草稿，以增加底部的强度。

在注塑成型中，凸台的外表面中的坯料还便于容易地从模具的芯和腔中移除部件。在增材制造中，这种牵伸作为加强筋。还应在凸台的底部提供一定半径的圆角以减轻应力。根据添加剂制造机，凸台基部的半径应大于一定的最小值。应该避免高大和苗条的老板。在设计老板时，应观察到高度，外半径，孔半径和孔深度的正确比例以达到所需的强度。

最小特征大小

各种部分特征的最小特征尺寸，如孔（盲或贯穿），口袋（凹陷文本，符号或切口），岛屿（突出文本，符号，老板或销钉）受到添加剂制造方法，机器分辨率，墙壁的限制厚度，以及该功能是否位于垂直或水平墙上。

最小特征尺寸受到FDM中的珠子宽度和SLS中的激光光斑直径约束。机器制造商建议沿x-y平面的最小特征大小应大于或等于机器分辨率的四倍，而沿z轴的最小特征大小应大于或等于机器的分辨率。为了从加性制造中获得更准确的部件，特征尺寸应大于这些最小尺寸。

而且，XY截面平面中的所有尖角都应被倒角或倒角以减轻应力并适应附加制造过程固有的天然半径。圆角半径应大于最小自然半径，这通常是机器分辨率的四倍。类似地，不可能在边缘处生产具有零厚度的刀刃，因此建议将这些特征压平到最小厚度。

在设计各种功能时应考虑具体的考虑因素：

孔的质量取决于壁厚和孔的直径。可使用的最小直径随壁厚的增加而增加。换句话说，孔径与孔深之比应高于某一最小规定值。
口袋或切口的质量取决于壁厚和特征尺寸。壁厚与袋深之比应高于最小规定值。此外，工程师应该始终保持特征之间以及特征和边缘之间的最小距离。
文本类似于口袋和岛屿。文本应该大于最小字体大小，并且当它们放置在垂直的墙壁上时，制作质量通常比放置在水平的墙壁上更好。
老板或销应大于最小直径，取决于添加剂制造机。

通常，3D CAD模型在制造之前转换为STL文件格式。STL文件通过镶嵌到三角化表面中存储3D模型的表面几何形状，这引入了曲面的近似误差。这种错误与更精细的曲面细分相当突出。因此，工程师应确保根据允许偏差设置曲面细分质量，因为它在橡皮地制造部件的质量中发挥着重要作用。

几何dfx.

虽然添加剂制造的这些设计规则可能看起来很简单，但在3D模型中手动验证所有这些规则可能是困难且耗时的。手动验证可能会易于错误。遗漏了一些支票的可能性。自动化系统可以帮助加快过程，并提供验证零件的标准方式，以避免可制造性问题。

几何DFX是制造设计软件，将3D部件作为输入，并自动根据预定义规则分析所有可制造性问题。DFX直接在3D模型中突出显示规则故障，并生成XML和XL报告。规则可根据机器和添加剂制造方法的类型进行配置。该软件可以处理各种CAD格式，包括Pro / Engineer，NX，CATIA，SolidWorks，Inventor，Step，Iges，阳胆碱和Acis。

通过让DFX检查他们的模型进行添加剂制造设计规则，工程师可以减少多种设计
迭代并确保提交了最佳设计进行制造。DFX通过降低设计 - 制造的交货时间并减少试运行数量来帮助降低制造成本。

DFX软件涵盖的不仅仅是添加剂制造。该软件包括具有类似设计规则检查的模块，适用于其他制造工艺，例如铣削，转动，钣金加工，注塑，铸造和组装。

13增材制造规则

在分析添加剂制造设计时，DFX软件检查以下内容：