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利用3D打印开启创新的4个步骤

3D打印单个快速原型现在是工程和产品开发公认的最佳实践。但是如果你想采取下一步措施创造更多的价值呢?你如何发现和开发功能原型和产品的成功应用? 随着产量增加到10件、100件和1000件,3D打印的成本可能变得更加难以证明。虽然这可能需要更多的努力,但也有可能获得更大的回报。遵循这4个步骤,释放创新和3D打印的全部潜力。 1.发现机会。 创新始于同理心。后退一步,认清一个应用程序的全部背景,你就种下了创新的种子。 通过同情以某种方式接触产品的人,开始寻找3D打印机会的过程。考虑项目经理、生产线工人、产品最终用户和其他人。他们的痛点是什么?3D打印会有什么帮助? 我们最喜欢的发现洞察力的方法之一是完成应用程序的旅程图。我们首先组建一个跨职能团队(工程、采购、营销、制造等)。).然后,我们在白板上列出产品生命周期中从设计到制造再到最终使用的各个步骤。接下来,我们记录下每个步骤的细节,如工具投资、材料成本、装配劳动力、交付周期以及相关人员的痛点。当我们这样做时,利用3D打印创造价值的机会就在白板上清晰可见。 这第一步是为成功的应用程序建立基础的关键。你发现的机会越多,你就有越多的弹药来证明第二步中3D打印的成本。 2.定义为什么3D打印优于其他制造工艺。 3D打印行业有很多已经开发出来但永远不会被使用的很酷的应用程序。这是因为与其他制造过程相比,其成本并不合理。我们经常看到一些客户急于完成技术开发,却从未明确为什么3D打印会胜出。不要犯那个错误! 一旦您有了机会和棘手问题的列表,就将它们缩小到最有机会成功的应用程序。您需要为每个应用程序定义两件事情来确定成功的机会:(1)价值主张和(2)应用程序需求。 价值主张 用语言来解释为什么3D打印会胜过其他制造工艺。除非有人给你一张空白支票,否则价值主张总是包含经济成分。这里有一个例子:如果零件可以以16美元的价格制造,消除19,000美元的注塑模具,并在2周内而不是12周内推出,3D打印将是一个胜利。 以下是3D打印的几个常见价值主张。这些应用越多,3D打印创造的价值就越大。 消除加工成本 更快的交货时间 减少组件的数量 减肥 降低未来设计变更的成本 降低因容量不确定而带来的风险 提高性能 为最终用户实现期望的功能 应用要求 记录每个成品零件的要求,例如: 零件功能 力量 尺寸公差 研制周期 颜色/表面处理 零件数量 订单频率 此时,您已经定义了应用程序成功的所有要求。审查价值主张和应用要求。找出你知道可以实现的东西和需要开发和验证的东西之间的差距。问问自己,达到所有要求是不是似是而非。如果不太可能成功,您可能需要重新考虑一些需求,或者转向其他应用程序。否则,您已经为第3步中的开发工作做好了准备。 3.开发满足价值主张和应用要求的解决方案。 在从头开始之前,检查是否有人已经创建了您需要的解决方案。联系制造合作伙伴和行业专家。3D打印行业发展如此之快,每天都有突破。你可以通过不重新发明轮子来节省大量的时间和金钱。 对于需要新解决方案的差距,最好的开发计划是分阶段的和迭代的。他们遵循构思、原型、测试、迭代和重复的过程,直到你找到解决方案。以小的增量弥补差距,以便快速学习并最小化开发成本。为了提高效率,试着并行测试几种选择。 根据我们的经验,我们喜欢从小处着手,只设计和原型制作我们认为有问题的部分。我们从小的增量开始,构建一个完整的解决方案。这种方法可以大大减少开发的成本和时间。 针对增材制造的设计是步骤3中的核心活动。为制造而设计对于任何制造过程的成功都至关重要,3D打印也是如此。一个优秀的3D打印设计需要考虑打印机利用率、后处理和可重复性等因素。 4.交付可扩展和可重复的制造流程。 在3D打印过程准备好规模化之前,你需要证明它能够持续生产优质零件。由于3D打印不同于注射成型,您需要以不同的方式验证它。 增材制造的当前现实是,可能会有变化。部件可能因构件中的位置、不同构件和不同打印机而异。确保验证所有这些变量的可重复性。为此,打印零件,测量关键特性,并进行调整。您可能需要调整零件设计和/或打印流程。 最后,您必须在质量控制计划和特定于3D打印的制造绘图中记录该过程。现在,您可以开始生产了! 最终提示 作为工程师,我们擅长寻找解决方案。然而,这需要额外的训练来确保我们解决的是正确的问题。工程师自然想跳到第3步和第4步。不要犯那个错误! 创新的种子是在第一步和第二步种下的。跳到第3步和第4步只会导致渐进的改进,而不是真正的创新。阿尔伯特·爱因斯坦这样描述它:“如果我有一个小时来解决一个问题,我会花55分钟思考问题,花5分钟思考解决方案。” 你大部分时间在哪里度过? Extol已将这4个步骤正式纳入我们的数字开发计划。我们用它们来指导客户推动3D打印创新。 您可以自行完成这些步骤,也可以让我们来帮助您。不管怎样,我们喜欢看到3D打印带来的创新!   源文来自网络
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Wilson Sporting Goods利用Nexa3D x Addifab重塑产品开发流程

长期策略是继续利用Nexa3D x Addifab平台,继续对现有产品线进行创新和改进。
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XIP将NEXA3D的超快速工业3D打印技术带到您的桌面上

XiP配备了4.8升构建容量和工业级9.3英寸4K单色LCD,可为您提供难以置信的清晰和精细的打印细节,是一款先进的超快树脂3D打印机,为设计师和工程师带来专业级3D打印,速度比SLA打印机快6倍,比灯丝3D打印机快10倍以上。XiP专为专业设计师和工程师打造,将Nexa3D的工业LSPc技术封装到一个16.5英寸宽、14英寸深、21英寸高的紧凑型桌面封装中。LSPc(润滑剂亚层光固化)是为Nexa的NXE 400Pro工业3D打印机开发的,是工业光引擎和专有桶/膜的结合,允许超快速3D打印和极其复杂的几何形状,而不需要过多的、难以移除的支撑。 设计师:Nexa3D和Mocu设计 衡量一台好的树脂打印机的标准是它的光引擎,还有它的制造质量。XiP桌面3D打印机展示了其坚固的坯铝外壳,配有刚性平行线性轨道和精密滚珠丝杠Z轴平台,随着树脂固化,该平台将构建板向上移动。这种树脂位于一个4.8升的大缸中,带有Nexa3D专有的Everlast-2膜,位于一个9.3英寸52米像素大小的4K液晶显示器的正上方,为您提供令人难以置信的精细细节。build plate的高精度传动系统也使它一次移动0.002英寸,给你0.05毫米的层厚(这对3D打印机来说是相当令人印象深刻的)。 XiP的高精度打印能力通过其开放式材料平台得到进一步增强,该平台允许XiP使用各种树脂。XiP的制造商Nexa3D拥有一个不断增长的材料供应商网络,如汉高、巴斯夫和Keystone,该公司开发了自己的内部树脂来帮助各种应用,包括用于快速成型的标准树脂、用于牙科的模型和夹板树脂、用于医疗应用的生物相容性树脂,甚至用于特殊工业用途的高模量、耐用或弹性树脂。用于XiP的20多种经过验证的树脂包括三种高性能的热塑性塑料ABS、PP和PEEK类似物。每种树脂都包装在1升可回收的铝制智能墨盒中,可在打印过程中自动填充树脂。 尽管XiP的特性和功能听起来很先进,但它首先是一个用户友好的设备。它带有一个易于组装的内部结构,让您可以装载您选择的树脂,以及一个5.5英寸的触摸屏显示器,引导您完成打印阶段。XiP支持使用以太网、USB甚至通过WiFi的输入,让您甚至可以通过家庭网络发送打印命令,这样您就不需要将打印机与您的计算机放在同一个房间中。为了保持每个打印的完整性和质量,XiP拥有自己的空气净化器和过滤器,可以捕捉任何灰尘,否则可能会进入机器。一旦您的印刷品准备好了,XiP的清洗和固化站可以让您轻松地清理您的印刷品,最大限度地减少混乱。
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3D打印ULTEM-9085的支架设计和拆卸(案例研究:进气歧管)

ULTEM-9085是我最喜欢的3D打印材料之一:原因之一是它是一种高性能的聚合物,可以并且已经被用于最终部件制造(见我的博客帖子)功能性航空航天零件中的ULTEM),但另一个原因是因为它是一种要求很高的打印材料,而ABS、聚碳酸酯甚至尼龙都不是。要求高的主要原因是ULTEM支架不可溶解,需要机械移除。另一个挑战来自于这样一个事实,即当部件处于高温(175-195℃)时,最好移除支撑件,这需要使用手套并降低用户的灵活性。对于具有内部通道的复杂几何形状,这尤其具有挑战性,有时会导致无法在ULTEM-9085中打印某个零件,这与该技术原本能够实现的设计自由度背道而驰。 在这篇文章中,我积累了我在许多ULTEM-9085工作中(和失败中)以及通过与其他用户的讨论所学到的东西,并在这里以设计和过程指南的形式与大家分享。为了演示这些指导方针,我使用了我们为亚利桑那州立大学的SAE团队用于发动机进气歧管。这些指南适用于使用这些工具随附的Insight软件的Stratasys Fortus平台(用于熔融沉积建模或FDM)。屏幕截图来自Insight 10.6,使用Fortus 400打印所示零件。 指南摘要: 调整零件方向以消除无法移除的区域中的支撑 使用箱形支撑样式 优化参数设置(支撑角度、轮廓宽度、层厚度) 一旦零件从制造室出来,就移除支架 其他观察:分离的界面 1.零件方向 简化支架拆除的一个最重要的因素是零件定位。FDM流程的大多数用户都知道,零件方向决定了消耗的支持材料量,同时也影响了制造零件的时间。使用ULTEM-9085时,额外的挑战是,可能会设计无法移除的支架,这将要求您放弃作业。内部特征尤其如此。虽然Insight中的自动定向功能允许您最小化支撑,但它没有考虑移除支撑的难度。因此,当您处理内部特征时,您可能需要手动确定零件的方向,使内部特征尽可能与垂直方向对齐,并位于支撑角度上方(稍后介绍)。 如图1所示,对于进气歧管,我将内部管道结构定向为接近垂直,并且必须迭代几次,以验证我在难以到达的区域没有支撑。虽然我在内部得到了支持,但这些支持仅限于容易接近的领域。 图一。发动机进气歧管,打印在ULTEM-9085上 图二。零件定位,以避免在不可接近的区域出现任何内部支撑 2.箱形支架 在最近的软件升级中,Insight增加了创建框支持的能力。支撑结构由相邻的长方体组成,而不是由连续的栅格组成,这有助于更容易地分离支撑,但会降低构建时间。根据我的经验,这种支持策略确实有助于移除——这里要考虑的一个参数是“穿孔”设置,尽管该部分使用了默认值。穿孔是一层模型材料,其被插入到支撑物中以使支撑物材料更容易断裂。图3中的所有解理面都在穿孔边缘,你可以看到类似建筑的结构,每个楼层都有一层模型材料。当在难以接近的区域中有支撑时,考虑增加间隔高度,以确保在穿孔层上的支撑内发生分离之前,在零件上的模型-支撑界面处获得分离。 图3。从ULTEM-9085零件上拆除后的箱支架 3.优化工艺参数 虽然方向对你所需要的支撑有最重要的影响,但另一个需要注意的变量是“自我支撑角度”参数。该角度是从水平方向测量的,表示将在没有支撑的情况下构建的零件壁的最小角度。因此,为了降低支撑要求,您希望该数值尽可能低,以便更大体积的零件可以自支撑。Stratasys建议使用默认值,但这些值是轮廓宽度和层厚度的函数,如图4所示。对于0.013”的层厚度,这些值在40度处降至最低,对于0.010”的层厚度,这些值在43度处降至最低。因此,在其他条件相同的情况下,通过选择0.013”的层厚和0.026”或更大的轮廓宽度,可以减少所需的支撑。请注意,这两者都会影响您解析薄壁和精细特征的能力,因此请确保您扫描所有刀具路径,以验证几何图形是否已准确填充。 图4。该图显示了自支撑角度的默认值如何作为ULTEM可用的两个层厚度选项的轮廓宽度的函数而变化。角度越小,需要的支撑越少。 4.立即拆除支架 当模型-支撑界面很热时,最好移除支撑。最佳时间是从印刷室中取出零件后,ULTEM-9085的印刷室温度保持在195°C。确保戴上安全眼镜,戴上隔热手套,并准备好钳子拔出支架。理论上,零件可以再次重新加热(175°C是烤箱的合理温度),但Stratasys认为,每次重新加热循环实际上都加强了界面,使其更难去除。因此,移除支架的最佳时间是立即离开打印机。图5显示了进气歧管零件支架拆除的结果,包括构件表。 图5。当你和冷却部件争分夺秒的时候,支撑物的移除可能是一件混乱的事情。确保你戴上手套、钳子和安全眼镜。 5.其他观察:分离的界面 这有助于形象化我们在移除支撑时想要做的事情。这里有两个接口,如图6所示。一个是模型-支撑接口,另一个是支撑-盒结构接口。我们需要在模型支撑界面处进行分离,因为如果箱形支撑已经断裂(如下图所示),移除薄的界面材料会很困难。这意味着当你移除支撑时,你不仅需要拉动支撑,还需要增加一些剥离力来产生分离。一旦你在正确的界面上创造了分离,你就可以拉动支撑物,并且应该有适当的解理。 图6。(顶部)支架-模型界面,和(底部)支架结构界面——在前一个界面分离是很重要的 需要记住的最后一点是,在某些情况下,取消内部支撑可能是不可能的,如下图7中不同部分所示。重点是消除钳子够不到的地方的支撑,并获得足够的剥离力。在下面的例子中,我选择在大开口处有支撑,因为我有足够的空间接近它们。通过练习,您将更好地了解哪些支撑可以移除,哪些不可以移除,并在打印前使用这种直觉来更好地设计和处理布局决策。 图7。只要你有权限,内部特性的支持是没问题的 图8。最后一部分 图9。我们还打印了ULTEM进气歧管流道和集气室,两者都在ASU Formula SAE测试台上进行测试(图片来源:Michael Conard)
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普立得科技成立于2004年,专注于工业级3D打印机与三维扫描,同时我们也是ZEISS GOM代理商,并提供3D打印及扫描的代工整合服务,特此加值整合相关软体,包含拓扑优化设计 、医疗影像分析、逆向工程 、3D检测等,期望推进积层制造的使用习惯为生产带来更多价值。

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