Thiết kế để sản xuất phụ gia có thể là một thách thức, nhưng đó cũng là một quá trình thú vị và bổ ích. Hướng dẫn này sẽ thảo luận về các mẹo và thủ thuật để giúp bạn tạo thiết kế hoàn hảo cho in 3D. Chúng ta cũng sẽ xem xét một số lợi ích của việc sản xuất phụ gia và cách nó thay đổi hoạt động của một doanh nghiệp.
Sản xuất phụ gia là gì?
Sản xuất phụ gia là công nghệ xây dựng các đối tượng bằng cách thêm liên tiếp từng lớp vật liệu cho đến khi đối tượng được tạo ra. Nó thường được gọi là in 3D. Công nghệ AM đã tồn tại từ những năm 1980.
Trong những ngày đầu, nó bị giới hạn về vật liệu có thể sử dụng và loại đối tượng mà chúng ta có thể tạo ra do những hạn chế về kích thước và hình dạng của quá trình in ấn. Ngày nay, có rất nhiều công nghệ, máy móc và vật liệu in 3D, có nghĩa là có rất ít vật thể không thể được sản xuất bằng công nghệ này.
Lợi ích của sản xuất phụ gia so với quy trình sản xuất truyền thống
Sản xuất phụ gia mang lại nhiều lợi ích. Chúng bao gồm:
- Giảm thời gian thực hiện giữa thiết kế và sản phẩm cuối cùng.
- Tăng tính tự do trong thiết kế.
- Tăng độ chính xác.
- Giảm hao phí nguyên vật liệu.
- Tính linh hoạt trong sản xuất — ví dụ, sản xuất hàng loạt nhỏ hoặc sản xuất một lần có thể hiệu quả về mặt kinh tế.
Những yếu tố này làm cho sản xuất phụ gia trở nên lý tưởng cho các doanh nghiệp nhỏ và các thị trường ngách nơi các quy trình sản xuất cổ điển sẽ không khả thi. Ngoài ra, vì ngày càng có nhiều sản phẩm được thiết kế với tính năng sản xuất phụ gia ngay từ đầu, chúng ta có thể sẽ thấy chi phí hàng hóa tổng thể giảm và tự do thiết kế tăng hơn nữa.
Cách thiết kế để sản xuất phụ gia
Trước khi bắt đầu thiết kế sản xuất phụ gia, bạn cần cân nhắc một số điều quan trọng. Chúng ta hãy xem xét.
1. Đảm bảo rằng Mô hình 3D không thấm nước
Một trong những lợi ích của thiết kế đối với sản xuất phụ gia là nó cho phép bạn tạo ra những hình học phức tạp mà phương pháp sản xuất truyền thống không thể đạt được. Tuy nhiên, điều này cũng có nghĩa là có nhiều cơ hội hơn để nước xâm nhập vào thiết kế và gây ra các vấn đề. Để đảm bảo rằng mô hình 3D của bạn không thấm nước, bạn sẽ cần thực hiện thêm một số bước trong quá trình thiết kế.
- Đảm bảo rằng tất cả các kênh và khoảng trống trong thiết kế được bịt kín. Nếu có bất kỳ khu vực nào mà nước có thể tràn vào, hãy bổ sung cống rãnh hoặc các tính năng khác để giúp ngăn nước ra ngoài.
- Nếu bạn tìm thấy bất kỳ rò rỉ nào trong thiết kế của mình, bạn có thể sửa chúng bằng cách thêm hoặc di chuyển các đỉnh cho đến khi lưới được bịt kín hoàn toàn.
- Một cách khác để ngăn rò rỉ là sử dụng lưới có độ phân giải cao hơn. Điều này sẽ tạo ra một bề mặt mịn hơn và ít có khả năng có khoảng trống hoặc lỗ hơn. Cân bằng độ phân giải của lưới với độ phức tạp của mô hình. Nếu lưới quá dày, sẽ rất khó để chỉnh sửa và làm chậm máy tính của bạn.
- Cuối cùng, hãy cân nhắc sử dụng các vật liệu có khả năng chống nước một cách tự nhiên, chẳng hạn như một số loại nhựa hoặc kim loại. Những biện pháp phòng ngừa này có thể giúp đảm bảo rằng mô hình 3D của bạn có thể chịu được tiếp xúc với nước.
2. Kiểm tra co ngót và cong vênh
Giữa tất cả các cuộc thảo luận về thiết kế cho sản xuất phụ gia, điều quan trọng là không được để ý đến thực tế rằng quá trình xử lý sau vẫn là vấn đề quan trọng. Một lĩnh vực vẫn cần chú ý là co ngót và cong vênh (xem cách tránh cong vênh trong tranh in 3D).
Các phương pháp sản xuất truyền thống được kiểm soát bởi các đặc điểm thiết kế như vát mép và góc kéo. Nhưng với sản xuất phụ gia, hướng xây dựng có thể ảnh hưởng đáng kể đến sự co ngót và cong vênh. Do đó, việc kiểm tra những khiếm khuyết này trước khi bắt đầu quá trình xây dựng là điều cần thiết. Làm như vậy có thể tránh bất ngờ và đảm bảo rằng các bộ phận của bạn đáp ứng các thông số kỹ thuật thiết kế.
3. Xem xét phần nhô ra
Khi thiết kế để sản xuất phụ gia, bạn nên lưu ý các phần nhô ra. Phần nhô ra xảy ra khi một phần của thiết kế treo lơ lửng trên không gian mà không có giá đỡ. Điều này có thể có vấn đề vì vật liệu bị lắng đọng từng lớp trong quá trình in. Không có gì bên dưới hỗ trợ vật liệu, có thể làm sập và làm hỏng bản in.
Thêm hỗ trợ vào thiết kế để mang lại sự ổn định trong quá trình in. Ngoài ra, có thể điều chỉnh góc của phần nhô ra để nó ít có khả năng bị sập hơn. Miễn là bạn không bỏ qua khu vực này khi thiết kế sản xuất phụ gia, bạn có thể chắc chắn tạo ra các bản in chất lượng cao.
4. Xem xét Sức mạnh của Mô hình
Khi thiết kế để sản xuất phụ gia, điều quan trọng là phải xem xét độ bền của mô hình. Không giống như các phương pháp sản xuất truyền thống, AM xây dựng các bộ phận từng lớp từ một vũng chất lỏng hoặc bột. Do đó, các bộ phận này có thể yếu hơn theo một số hướng nhất định và dễ bị gãy hơn.
Để đảm bảo rằng bộ phận AM của bạn đủ mạnh để chịu được áp lực khi sử dụng, điều quan trọng là phải xem xét hướng của nó trong quá trình thiết kế. Ví dụ: nếu bạn đang thiết kế một bộ phận sẽ chịu mức độ ứng suất cao theo một hướng cụ thể, hãy xem xét định hướng các lớp của bộ phận sao cho chúng chạy vuông góc với hướng đó.
Do đó, các kỹ sư của DfAM phải xem xét cẩn thận độ bền của vật liệu họ đang sử dụng và thiết kế của chính bộ phận đó để tạo ra các sản phẩm chức năng cuối cùng.
5. Kiểm tra độ phân giải
Khi thiết kế các thành phần để sản xuất phụ gia, điều cần thiết là phải xem xét độ phân giải của mô hình. Độ phân giải là một tính năng nhỏ có thể được in chính xác và nó bị giới hạn bởi kích thước của vòi lắng đọng và độ dày của lớp. Ví dụ: kiểu máy có độ phân giải 0,1mm sẽ không thể in các tính năng nhỏ hơn 0,1mm.
Các mô hình có độ phân giải cao hơn sẽ đắt hơn để sản xuất, nhưng chúng có thể rất cần thiết để in các chi tiết nhỏ hoặc các hình dạng hình học phức tạp. Khi chọn độ phân giải cho mô hình của bạn, điều quan trọng là phải cân bằng giữa chi phí và độ chính xác.
6. Xem xét các lỗ thoát hiểm
Khi tạo ra một vật thể có nhiều phần cần được gắn vào, các nhà thiết kế phải xem xét rằng sẽ có khoảng trống hoặc khoảng trống giữa các phần. Những khoảng trống này có thể gây ra vấn đề trong quá trình in, vì chúng giữ không khí và ngăn bộ phận liên kết chính xác với tấm xây dựng. Một cách để giải quyết vấn đề này là bao gồm các lỗ thoát trong thiết kế.
Lỗ thoát là những lỗ nhỏ cho phép không khí và vật liệu thừa thoát ra trong quá trình in, do đó ngăn không khí bị kẹt lại gây ra sự cố trong quá trình in. Vì vậy, bao gồm các lỗ thoát trong thiết kế là rất quan trọng đối với bất kỳ ai quan tâm đến thiết kế để sản xuất phụ gia.
7. Tránh Undercuts và Sharp Corners
Thiết kế rất quan trọng trong in 3D. Một sai lầm phổ biến là thiết kế các đối tượng có đường cắt hoặc góc nhọn. Các tính năng này có thể trông đẹp trên màn hình máy tính nhưng có thể gây ra sự cố trong quá trình in. Lý do là máy in 3D xây dựng các đối tượng từng lớp một.
Nếu một vật thể có vết cắt, máy in có thể không đặt vật liệu đúng cách, dẫn đến một bộ phận bị yếu hoặc bị biến dạng. Các góc sắc nhọn cũng có thể gây ra vấn đề, vì chúng dễ bị cong vênh hoặc gãy trong quá trình in. Do đó, tốt hơn hết bạn nên ngăn chặn các đường cắt dưới và các góc nhọn bằng cách chọn các thiết kế mà bạn có thể dễ dàng in mà không gặp vấn đề gì.
Kiểm tra thiết kế của bạn trước khi gửi đến máy in
Bây giờ bạn đã biết cách thiết kế để sản xuất phụ gia, điều quan trọng là phải kiểm tra thiết kế của bạn trước khi gửi nó đến máy in 3D của bạn. Điều này sẽ cho phép bạn đánh giá cách thiết kế hoạt động trong quá trình sản xuất phụ gia và xác định các vấn đề tiềm ẩn. Đó cũng là một cách tuyệt vời để có được ý tưởng về các chi phí liên quan đến việc in 3D sản phẩm của bạn.
Khi bạn đã kiểm tra thiết kế của mình và hài lòng với kết quả, bạn có thể gửi nó đến máy in. Với những mẹo có giá trị này, bạn có thể đảm bảo rằng sản phẩm của mình sẽ được in chính xác và theo thông số kỹ thuật của bạn.
