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什么是DFAM,为什么要使用它?

如果你对增材制造感兴趣,你可能会遇到DFAM这个术语,或增材制造设计,但这到底是什么意思,它如何影响我们所有使用增材技术的人?

在我们进入这个话题之前,我们需要先上一堂历史课。3D打印机在制造业的普及大约有10年了。虽然这项技术本身相当古老,但它主要存在于高度专业化的工作流程或研发环境中。直到这项技术通过桌面工具普及之后,我们才真正看到制造业采用了Additive Tech,并开始考虑如何使用它来制造新产品。

那么DFAM这个术语有什么关联呢?好吧,如果我们把AM放在工业3或工业4.0的背景下,我们可以开始把它与过去的工业革命相提并论。如果你看看注塑技术在制造业中的出现,最初几年使用这种技术制造的产品更像是以前制造方法的复制品,因为我们仍然需要学习如何最大化这项技术。我们仍然不明白下沉痕迹,肋骨应该放在哪里,以及如何最好地利用这项技术来最大限度地利用它。现在,我们正在经历增材制造同样的启蒙阶段,学习如何优化技术的多种变体。

Spee3D的Spee3D单元。通过Spee3D拍摄。
SPEE3D SPEE3D细胞。通过SPEE3D照片。

虽然这项技术在设计师和工程师手中已经有超过10年的时间了,但我们对它的使用主要是用于制作原型、测试或批量生产产品的副本,并在此过程中进行一些实验性的大规模定制。我们只是刚刚开始认真考虑AM如何在最终产品中被使用,并最终进入消费者的手中。

为增材制造设计,一种心态、哲学和一系列最佳实践,以优化制造产品的技术。到目前为止,你无疑已经看到了一些新兴的例子,说明AM如何帮助我们在航空航天和汽车领域找到性能的新高度,但这些例子仍然是非常专业的。虽然这些真实世界的例子是一个非常令人兴奋的未来窗口,但它们不一定适用于更普遍的用途。我在这里想说的是,这与获取技术没有太大关系,因为它确实理解了DFAM的原则。

因此,让我们深入探讨DFAM的一些核心原则,以及如何利用这些原则更好地利用技术,以及如何引入将技术用于制造产品的可行性。

SRAM 3D打印曲柄臂。照片通过SRAM。
SRAM 3D打印曲柄臂。照片通过SRAM。

接受限制

这似乎是一个显而易见的问题,但能够“使任何几何图形都可以想象”的3D打印机的用词不当根本不是真的。虽然我们与技术非常接近,能够实现这一点,但现实是每个制造过程都有其局限性,无论是3轴加工中的咬边、注射成型中的拔模角度,还是在添加剂制造的情况下,每种特定技术如何针对不同的情况进行优化。

需要优化速度吗?很有可能FFF或SLS是您需要查找的地方。在小范围内需要更多的细节和定义?SLA是答案。但这只是表面水平,如果你曾经做过DFM工作,你就会知道这是怎么做的:你需要优化手头的制造过程的几何形状。不仅是为了让它始终如一地工作,平衡形式、功能和成本,而且是为了让制造技术提供给你的东西最大化。

考虑整个系统,而不仅仅是产品或部件

在制造业的背景下,我们如何看待添加剂也非常重要。由于某些原因,Additive的承诺往往会导致人们相信它可以完全取代所有其他制造过程的陷阱。也许有一天,但如果我们考虑一下今天的大多数产品是如何制造的,它们是减法、铸造或注射成型的混合物。增材制造需要成为生产产品的另一个武器。考虑非常高的层次只会给大的想法和总体目标留出空间,而在部分层次上考虑太具体了,不能给增材制造以最佳效率提供足够的喘息空间。相反,现在,子组装是AM的最佳生存点。以汽车为例,Additive只是部分用于汽车生产,而不是整个产品。添加剂技术使我们能够重新思考之前的机械问题部件是如何制造的,并开始将其加固。如果你能把热交换器和排气系统结合起来,让车辆更轻,同时通过降低车辆的整体温度来提高性能,这样你就能更用力地推它,会怎么样呢?

在设计时考虑到技术

我们在上面提到过这一点,但它值得深入研究。在设计任何产品时,如何生产都是我们早期考虑的问题,这有助于指导整个产品方向。无论产品是被分解成像PCB +外壳之类的东西(毕竟我们正在转向一个更固态的世界),还是更机械的东西,它的制作方式在某种程度上指导着它的形式和功能。这一原则在AM中并没有得到普遍的应用,部分原因是AM技术使得任何几何形状都可以被制作。我们将在以后的文章中继续深入实践,但现在,考虑一些事情,如支撑材料去哪里,部件的体积,悬垂角度,几何考虑,这些都是确保你能够最大限度地使用AM的一部分。

考虑AM在其他制造业中的地位

关于DFAM,最令人兴奋的事情是它如何不是一个静态的过程。你可以用3D打印机一次性完成数千件事情,也可以一次性完成数千件事情,但它不会在意。这种灵活性使它成为所有其他制造流程的惊人合作伙伴,当它们结合在一起时,您可以开始看到您的设计带来的巨大好处。无论是使用AM生产软钳口在CNC上制造零件,还是使用多个制造过程的混合将一个项目组合在一起,当你考虑添加剂如何放大你的其他制造技术时,你都可以解锁更多。

这就是我们关于如何最大程度地利用Fusion 360的一些技巧的第一个观点,下个月当我们做更深层次的dfm时,请回来检查,并分享一些我们最喜欢的顶级技巧!

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特色图像显示SRAM 3D打印曲柄臂。通过SRAM的照片。