看美国Faustson公司如何分享其设计为制造的“层进”经验

看美国Faustson公司如何分享其设计为制造的“层进”经验

“ 很多的增材制造服务商不愿意与业界分享增材制造为他们带来的利益。Faustson Tool不但使用增材制造设备为用户提供加工服务,他们还尽可能分享其使用的经验。一起来看Faustson从日常的一层一层的粉末融化过程中积累的“层进”经验宝典。”
寻寻觅觅 Looking Around
位于丹佛,科罗拉多的Faustson Tool一直是通过5轴机床为航空航天、国防、能源、医疗和半导体行业提供加工服务的。当大多数企业对增材制造技术采取观望的态度的时候, Faustson Tool则决定进入这个领域,通过增材制造技术为其客户提供更多的服务。
Faustson Tool一直在考虑购买增材制造设备,直到他们参观了美国宇航局位于亨茨维尔,阿拉巴马州的马歇尔太空飞行中心。美国航空航天局的人员已经参与了20多年的增材制造技术实践,该飞行中心已经安装和使用了4年多Concept Laser的设备,这台M2正是Faustson Tool长久以来一直在考虑的设备。参观太空飞行中心后,Faustson Tool就毫不犹豫地购买了这台设备。
这台设备不仅增强了Faustson Tool的服务能力,与现有的5轴设备一点不冲突,反而协调地工作在一起,还为Faustson Tool打开了另一扇门:生物工程行业,现在Faustson Tool还为组织工程领域的用户提供服务。
Faustson的“层进”经验宝典 Faustson's Layered Approach
很多的增材制造服务商不愿意与业界分享增材制造为他们带来的利益。Faustson Tool不但使用增材制造设备为用户提供加工服务,他们还尽可能分享其使用的经验。Faustson不生产自己的产品,而是生产客户的产品,Faustson决定为促进增材制造技术走向更加成熟的程度贡献自己的力量。例如,他们与他们位于博尔德,科罗拉多的客户Ball航空技术公司达成协议对外披露加工的一些经验而不影响客户的保密要求。Faustson还将马歇尔太空飞行中心的工作人员邀请来与其航空界的客户一起沟通技术开发的经验。
为了分享这些经验,Faustson需要做好“设计为制造”(design-for-manufacturing)的生产记录,并显示为了生产所需要注意的以工艺参数,零件设计的时候需要考虑的因素,优化事项等。例如,有的报告可能表明,该产品的孔最佳尺寸是6毫米或更小,关键位置的表面光洁度如何达到等。所有的这些信息汇总成最佳实践,反馈给设计工程师,设计工程师根据反馈结果来优化产品设计。
针对Concept Laser M2的使用,Faustson汇总了他们的经验宝典:
-从与构建平台呈水平平行角度到45或50度角度的孔的直径应不大于直径6毫米,以尽量减少后加工的需要。较大的孔可能需要内部的支撑结构/或后加工。
-从与构建平台呈水平平行角度到45或50度角度这之间的圆度很难实现。圆顶或球形形状更容易实现。
-材料层通常约为30微米的厚度。
-壁厚通常应大于380微米,这取决于材料。由于熔池大小,该壁厚已经是相当具有挑战性的了。
-最好是先有一个Parasolid文件然后再转换为STL切片。最佳的STL文件最好由增材制造设备使用者来转换,以控制分辨率并减少修改必要。
-支撑部分的设计需要考虑散热和粉末坠落,这应考虑在零件设计层面上。
-集成多个零件,复杂的装配或配合加工都很适合通过增材制造的方法来实现。
-Z轴将永远是一个零件刚性不足缺陷发生的地方。然而,后处理热处理将消除这种差异。
-角度是设计师的朋友。尝试大于45度或者更陡峭的角度,因为这些不需要支撑。角度低于这个数值的可能会有粗糙的表面光洁度,可能需要二次加工。
挑战 Challenge
Faustson Tool认为金属增材制造最难的是对材料的理解,在进行金属增材制造的投资前,重要的是,制造商知道如何把金属材料放在第一位从技术上理解和把握。一个公司能够成功的打印塑料并不一定能够同样驾驭金属,因为科学背后塑料和金属的属性是完全不同的。当你加热塑料的时候,它就融化了。而当你加热金属时,它却更加稳定了它的结构。就像17-4PH的不锈钢必须按照其熔点的方式来融化。
后处理要求也是极为关键的。增材制造部分的二次加工需求使得多台设备的需要成为必须。很多公司只投资了增材制造设备,而缺乏后处理的能力、设备和经验,这将直接导致失败。在投资前,必须与客户有很好的沟通,充分了解他们的需求,针对性的去完善知识和设备准备。
另外转变观念的挑战不容忽视。Faustson Tool从三-四轴加工到五轴加工时,只是在学习与另一个轴的工作,或者是习惯不同的控制系统。增材制造带来的对思维的挑战确实跨越和颠覆式的,需要一个不同的思维方式的整合,而且是抽象的。如何突破传统加工方式对思维带来的局限,成为企业是否能激发增材制造潜力的又一挑战。