Progettazione di stampa 3D orientata alla produzione di massa: 10 suggerimenti principali per ridurre i costi unitari

La struttura dei costi della produzione di massa della stampa 3D

Comprendere la struttura dei costi è il prerequisito per ottimizzare la progettazione. Il costo delle parti stampate in 3D comprende principalmente: il costo del materiale, che è direttamente proporzionale al volume della parte e alla densità di riempimento. Costo del tempo dell'attrezzatura, correlato al tempo di stampa e all'ammortamento dell'attrezzatura. I costi di post-elaborazione includono la rimozione del supporto, la pulizia, la molatura, l'ispezione, ecc. Costi di manodopera, progettazione, programmazione, funzionamento, imballaggio e altri collegamenti. Costi di gestione, evasione degli ordini, controllo qualità, logistica e distribuzione. L'ottimizzazione della progettazione può influire direttamente sui costi dei materiali, sui tempi delle apparecchiature e sui costi di post-elaborazione ed è un collegamento chiave per ottenere una riduzione dei costi.

Suggerimento 1: ottimizza le dimensioni delle parti e la pianificazione dei lotti

Le dimensioni delle parti influiscono direttamente sull'efficienza e sui costi di stampa. Progettare le dimensioni della parte in modo che siano un multiplo integrale della piattaforma di costruzione massimizza l'utilizzo della piattaforma. È possibile progettare piccole parti in un layout ad array e stampare più parti contemporaneamente, riducendo i tempi di preparazione e le perdite di commutazione. Si consiglia di impostare la distanza tra le parti sul valore minimo (solitamente 5 mm) per migliorare l'utilizzo dello spazio garantendo al tempo stesso la sicurezza. Anche la direzione dell'altezza deve essere ottimizzata. Le parti troppo alte prolungheranno il tempo di stampa, quindi è possibile prendere in considerazione la progettazione divisa. Quando si pianificano i lotti, è necessario bilanciare il numero di stampe singole e il rischio di errore di stampa di un singolo pezzo. Si consiglia di controllare il numero di stampe singole al 70-80% della capacità della piattaforma.

Suggerimento 2: ridurre la progettazione delle strutture di supporto

Le strutture di supporto sono un'importante fonte di costi. Il consumo di materiale di supporto, l'aumento dei tempi di stampa e i costi di rimozione della manodopera sono tutti costi nascosti. Nella progettazione viene data priorità alle strutture sospese all'interno dell'intervallo angolare autoportante. Quando non è possibile evitare il supporto, scegliere un design con una piccola area di contatto del supporto per ridurre il carico di lavoro del trattamento superficiale dopo la rimozione. L'utilizzo di materiali di supporto solubili semplifica il processo di rimozione ma aumenta i costi dei materiali. L'ottimizzazione della progettazione del supporto richiede un equilibrio tra stabilità di stampa e costi di post-elaborazione.

Suggerimenti 3: standardizzazione e progettazione modulare

La progettazione standardizzata può ridurre i tempi di progettazione e il tasso di errore. Crea una libreria di caratteristiche standard (come fori, filettature, snap) e riutilizzale in diversi progetti. Il design modulare scompone le parti complesse in moduli standard, che vengono stampati separatamente e poi assemblati, il che può migliorare il tasso di successo della stampa e la stabilità della qualità. La standardizzazione può anche ridurre le tipologie di inventario e semplificare la gestione della catena di fornitura. Durante la progettazione è necessario considerare la standardizzazione delle interfacce tra i moduli per garantire la compatibilità.

Suggerimenti 4: ottimizzazione del riempimento e suddivisione funzionale

La progettazione del riempimento è un mezzo importante per ridurre i costi dei materiali. Le aree non portanti possono essere riempite con bassa densità (10-30%) e le aree portanti possono essere riempite con alta densità (50-100%). La scelta del modello di riempimento influisce anche sulla resistenza e sul consumo del materiale. Il riempimento a nido d'ape consente di risparmiare più materiale rispetto al riempimento a griglia con la stessa forza. La strategia di riempimento della partizione funzionale può adottare diversi parametri di riempimento in diverse aree in base ai risultati dell'analisi delle sollecitazioni. L'ottimizzazione del riempimento deve essere combinata con la verifica meccanica per garantire che le prestazioni della parte non siano influenzate.

Suggerimenti da 5 a 10: ottimizzazione di processi, qualità e catena di fornitura

Altre tecniche di riduzione dei costi includono: standardizzazione dei parametri di processo, riduzione dei tempi di debug e degli sprechi di materiale. Porta avanti l'ispezione della qualità per risolvere potenziali problemi durante la fase di progettazione ed evitare rielaborazioni. Ottimizza la selezione dei materiali e seleziona il materiale più conveniente in base ai requisiti prestazionali. La post-elaborazione è semplificata e durante la progettazione viene presa in considerazione la comodità della post-elaborazione, ad esempio l'accessibilità del supporto e i requisiti ragionevoli della superficie. Integrazione della catena di fornitura, scelta di fornitori di servizi integrati per ridurre i costi di coordinamento. Gestione completa dei dati, creazione di file di parti e base di conoscenza dei processi, supporto dell'ottimizzazione continua. L’applicazione combinata di queste tecniche può ottenere significative riduzioni dei costi.