Op massaproductie gericht 3D-printontwerp: top 10 tips voor het verlagen van de eenheidskosten

De kostenstructuur van massaproductie van 3D-printen

Het begrijpen van de kostenstructuur is een voorwaarde voor het optimaliseren van het ontwerp. De kosten van 3D-geprinte onderdelen omvatten voornamelijk: materiaalkosten, die recht evenredig zijn met het onderdeelvolume en de vuldichtheid. Tijdkosten voor apparatuur, gerelateerd aan printtijd en afschrijving van apparatuur. De kosten voor nabewerking omvatten het verwijderen van ondersteuningen, schoonmaken, slijpen, inspectie, enz. Arbeidskosten, ontwerp, programmering, bediening, verpakking en andere koppelingen. Beheerkosten, orderverwerking, kwaliteitscontrole, logistiek en distributie. Ontwerpoptimalisatie kan een directe invloed hebben op de materiaalkosten, de tijdskosten van de apparatuur en de nabewerkingskosten, en is een belangrijke schakel om kostenreductie te bereiken.

Tip 1: Optimaliseer de onderdeelgrootte en batchplanning

De onderdeelgrootte heeft rechtstreeks invloed op de printefficiëntie en -kosten. Door de afmetingen van onderdelen zo te ontwerpen dat ze een integraal veelvoud zijn van het bouwplatform, wordt het platformgebruik gemaximaliseerd. Kleine onderdelen kunnen in een array-indeling worden ontworpen en er kunnen meerdere onderdelen tegelijk worden afgedrukt, waardoor de voorbereidingstijd en schakelverliezen worden verminderd. Het wordt aanbevolen om de afstand tussen de onderdelen in te stellen op de minimumwaarde (meestal 5 mm) om het ruimtegebruik te verbeteren en tegelijkertijd de veiligheid te garanderen. Ook de hoogterichting moet geoptimaliseerd worden. Te hoge onderdelen verlengen de printtijd, dus een gesplitst ontwerp kan worden overwogen. Bij het plannen van batches is het noodzakelijk om een ​​evenwicht te vinden tussen het aantal afzonderlijke afdrukken en het risico dat afdrukken van één stuk mislukken. Het wordt aanbevolen het aantal afzonderlijke afdrukken te beperken tot 70-80% van de platformcapaciteit.

Tip 2: Reduceer het ontwerp van de ondersteuningsconstructie

Ondersteuningsconstructies zijn een belangrijke kostenbron. Ondersteuning van het materiaalverbruik, langere printtijd en arbeidskosten zijn allemaal verborgen kosten. Bij het ontwerpen wordt prioriteit gegeven aan hangende constructies binnen het zelfdragende hoekbereik. Wanneer ondersteuning niet kan worden vermeden, kies dan voor een ontwerp met een klein ondersteuningscontactoppervlak om de werklast van de oppervlaktebehandeling na verwijdering te verminderen. Het gebruik van oplosbare steunmaterialen vereenvoudigt het verwijderingsproces, maar verhoogt de materiaalkosten. Optimalisatie van het ondersteuningsontwerp vereist een evenwicht tussen printstabiliteit en nabewerkingskosten.

Tips 3: Standaardisatie en modulair ontwerp

Gestandaardiseerd ontwerp kan de ontwerptijd en het foutenpercentage verminderen. Creëer een bibliotheek met standaardfuncties (zoals gaten, schroefdraad, drukknopen) en hergebruik deze in verschillende ontwerpen. Het modulaire ontwerp verdeelt complexe onderdelen in standaardmodules, die afzonderlijk worden geprint en vervolgens geassembleerd, wat het afdruksucces en de kwaliteitsstabiliteit kan verbeteren. Standaardisatie kan ook de voorraadtypen verminderen en het beheer van de toeleveringsketen vereenvoudigen. Tijdens het ontwerp moet rekening worden gehouden met de standaardisatie van interfaces tussen modules om compatibiliteit te garanderen.

Tips 4: Vuloptimalisatie en functionele indeling

Vulontwerp is een belangrijk middel om de materiaalkosten te verlagen. Niet-dragende ruimtes kunnen worden gevuld met een lage dichtheid (10-30%), en dragende ruimtes kunnen worden gevuld met een hoge dichtheid (50-100%). De keuze van het vulpatroon heeft ook invloed op de sterkte en het materiaalverbruik. Honingraatvulling bespaart meer materiaal dan roostervulling bij dezelfde sterkte. De functionele partitievulstrategie kan verschillende vulparameters in verschillende gebieden aannemen op basis van de resultaten van de spanningsanalyse. Vuloptimalisatie moet worden gecombineerd met mechanische verificatie om ervoor te zorgen dat de prestaties van de onderdelen niet worden beïnvloed.

Tips 5 tot 10: Proces-, kwaliteit- en supply chain-optimalisatie

Andere technieken voor kostenreductie zijn onder meer: ​​het standaardiseren van procesparameters, het verminderen van debugtijd en materiaalverspilling. Verplaats de kwaliteitsinspectie naar voren om potentiële problemen tijdens de ontwerpfase op te lossen en herbewerking te voorkomen. Optimaliseer de materiaalkeuze en selecteer het meest kosteneffectieve materiaal op basis van prestatie-eisen. De nabewerking wordt vereenvoudigd en tijdens het ontwerp wordt rekening gehouden met het gemak van de nabewerking, zoals de toegankelijkheid van de ondersteuning en redelijke oppervlaktevereisten. Supply chain-integratie, waarbij geïntegreerde dienstverleners worden gekozen om de coördinatiekosten te verlagen. Compleet gegevensbeheer, onderdeelbestanden en proceskennisbank opzetten, ondersteuning voor continue optimalisatie. De gecombineerde toepassing van deze technieken kan aanzienlijke kostenbesparingen opleveren.