Merevolusi Penggabungan Bagian dengan Manufaktur Aditif

Rangkaian mekanis umum dalam produk konsumen dan produk industri. Bahkan produk yang relatif murah dapat memiliki ratusan komponen individual, dan dalam mesin kompleks dapat dengan mudah ada ratusan atau ribuan komponen. Manufaktur aditif (AM) memungkinkan tingkat penggabungan bagian yang tinggi, kadang-kadang bahkan menghilangkan kebutuhan untuk rangkaian.

Manfaat manufaktur aditif untuk penggabungan bagian

AM secara unik mampu menghasilkan geometri kompleks yang tidak dapat diproduksi menggunakan metode manufaktur tradisional. Rangkaian mekanis yang biasanya akan memiliki banyak bagian yang difabrikasi sebagai komponen terpisah dan kemudian digabungkan dapat difabrikasi secara aditif sebagai satu unit, bahkan jika geometrinya sangat kompleks. Selain penyederhanaan desain, ada manfaat nyata lainnya dalam menggunakan AM untuk penggabungan bagian:

Biaya proyeksi keseluruhan yang lebih rendah

Manfaat terbaik dan paling jelas dari menggabungkan bagian Anda dengan AM adalah bahwa memerlukan lebih sedikit bagian untuk dirangkaian berarti Anda menghabiskan lebih sedikit uang untuk biaya rangkaian. Mengeluarkan rangkaian dari persamaan juga berarti Anda akan mengurangi faktor potensial yang memicu biaya seperti kontrol kualitas atau manajemen inventaris. Dengan menggunakan manufaktur aditif untuk membuat banyak bagian sebagai satu, Anda mengurangi risiko biaya tersembunyi dan penundaan proyek.

Lebih sedikit bahan

Dalam manufaktur tradisional, seiring meningkatnya kompleksitas bagian, biaya bagian juga biasanya meningkat. Dengan AM, ini bukanlah kasus — seiring meningkatnya kompleksitas bagian, biaya bagian tidak meningkat. Dalam banyak kasus biaya bagian akan menurun, karena kompleksitas yang meningkat sering berarti lebih sedikit bahan yang digunakan. Saat menggunakan AM, mungkin untuk mencapai penurunan hingga 70 persen dalam bahan yang digunakan dibandingkan manufaktur tradisional.

Risiko keseluruhan yang lebih rendah

Penggabungan bagian mengurangi atau sepenuhnya menghilangkan sejumlah risiko. Misalnya, Anda dapat mengelilingi risiko bahwa pemasok Anda tidak lagi dapat menyediakan bagian yang bersangkutan. Risiko pemasok ini dikalikan dengan jumlah bagian dalam rangkaian. Jika Anda dapat mencetak banyak bagian sebagai satu unit menggunakan AM, kemungkinan mengalami masalah ini sangat menurun.

Ada risiko lain yang juga berkurang. Insiden kegagalan bagian berkurang ketika bagian telah diproduksi sebagai satu unit daripada dirangkaian secara terpisah. Risiko lain adalah usang; ketika bagian mencapai akhir masa pakainya Anda tidak akan memiliki inventaris sisa yang harus dibuang.

Performa yang lebih baik

Dalam banyak kasus, AM memungkinkan Anda untuk membuat bagian yang berkinerja lebih baik, karena ia memungkinkan geometri yang diinginkan tetapi yang tidak dapat dibuat dengan manufaktur konvensional. Beberapa aplikasi AM yang memiliki manfaat yang menarik untuk meningkatkan performa produk termasuk pengurangan bobot, rasio kekuatan terhadap bobot yang tinggi, transfer panas dan aliran fluida, dan penyerapan energi.

Bagaimana Anda dapat mengidentifikasi bagian untuk digabungkan?

Saat memikirkan penggabungan bagian dengan AM, langkah pertama adalah untuk fokus pada fungsi rangkaian yang Anda rencanakan untuk diganti. Kemudian Anda perlu mempertanyakan asumsi yang mengarah pada desain asli Anda yang dibuat menggunakan manufaktur tradisional.

Membantu untuk menggunakan pendekatan terstruktur dalam menganalisis bagian yang akan digabungkan. Metodologi yang efektif dan populer untuk menganalisis manufaktur dan rangkaian dikenal sebagai Desain untuk Manufaktur dan Rangkaian (DFMA®). Model ini terdiri dari tiga pertanyaan yang membantu insinyur dan produsen memulai proses konsolidasi rangkaian:

1. Apakah bagian perlu bergerak relatif terhadap bagian yang dirangkaikan?
2. Apakah beberapa bahan yang diperlukan untuk fungsi bagian?
3. Apakah bagian perlu dipisahkan untuk rangkaian atau pemecahan rangkaian?

Dengan memikirkan pertanyaan ini, desainer dapat menentukan jumlah bagian minimum teoretis yang diperlukan untuk rangkaian. Sementara pertanyaan ini dapat berfungsi sebagai titik awal, ada beberapa pertimbangan lanjutan yang akan membantu Anda menentukan apakah Anda harus memikirkan aditif untuk penggabungan bagian:

1. Apakah beberapa bagian yang diperlukan untuk memenuhi persyaratan ini?
2. Dapatkah satu bagian memenuhi persyaratan ini?

Dengan kata lain, apakah beberapa bagian benar-benar diperlukan agar bagian berfungsi dengan baik? Apakah ada solusi lain, seperti struktur jaring (atau geometri kompleks lainnya), yang dapat diintegrasikan ke dalam desain yang dapat secara esensial melayani fungsi yang sama sambil mengurangi jumlah bagian dan bahan yang diperlukan secara keseluruhan?

Lihat tabel di bawah ini untuk membantu menentukan apakah penggabungan bagian menggunakan aditif cocok untuk Anda.

Penggabungan bagian dan proses aditif

Merancang untuk mengurangi jumlah komponen terpisah adalah hanya satu faktor dalam penggabungan bagian. Cara lain untuk meminimalkan jumlah bagian yang dirangkaian dalam produk Anda adalah dengan menggunakan teknologi yang memungkinkan konsolidasi. Dengan teknologi aditif, seperti HP Multi Jet Fusion (MJF), komponen terpisah memiliki kemampuan untuk tidak hanya dicetak sebagai satu kesatuan, tetapi mampu dengan rentang gerakan penuh langsung dari printer.

Memutuskan teknologi aditif mana yang akan digunakan tergantung pada persyaratan desain Anda. Misalnya, dengan HP MJF, bagian tidak memerlukan pendukung, yang memungkinkan insinyur untuk menciptakan desain yang lebih kompleks dan bagian yang dapat bergerak. Carbon® teknologi memerlukan pendukung, tetapi mampu mencetak komponen yang awet dengan ketebalan dinding yang bervariasi sebagai satu potongan. Contoh bagus dari penggabungan bagian menggunakan Carbon® adalah pengarah lengan kursi Steelcase's SILQ: pengarah lengan sebelumnya dirangkaian menggunakan tiga potongan terpisah, tetapi berkat struktur jaring dan geometri kompleks, sekarang dicetak sebagai satu.

Contoh aplikasi penggabungan bagian

Ada banyak aplikasi yang dapat mendapat manfaat dari penggabungan bagian menggunakan AM. Ada sudah ada aplikasi di pasar, seperti rangkaian mekanis, komponen fluida, komponen struktural, dan lainnya. Produsen melihat peningkatan performa dan ketahanan berkat merancang banyak bagian sebagai satu. Mari kita lihat lebih dekat bagaimana penggabungan bagian mempengaruhi dua aplikasi tertentu.

Impeller pompa

Impeller yang diproduksi secara tradisional sering memerlukan bagian terpisah yang diatasi bersama. Dengan AM, ini dapat dicetak sebagai satu kesatuan. Ketika impeller pompa diproduksi secara tradisional, ia akan memiliki celah di antara komponennya. Dengan memproduksi dengan manufaktur aditif, celah dapat dihapus — yang meningkatkan performa keseluruhan bagian. Juga penting untuk dicatat bahwa karena sambungan las telah dihilangkan, jumlah titik kegagalan potensial telah berkurang dan korosi pada las tidak akan lagi terjadi.

Pipa udara

Saluran udara juga adalah kandidat bagus untuk penggabungan bagian. Menggunakan geometri kompleks yang diaktifkan oleh manufaktur aditif, geometri bagian dan aliran udara dapat dioptimalkan. Sebuah contoh kasus dari ini adalah saluran pendingin dalam seri printer HP 500/300 yang menggunakan HP MJF. Dengan mengkonsolidasikan delapan bagian menjadi satu, HP mampu menyederhanakan rantai pasok mereka dan menurunkan biaya komponen sebesar 30 persen.

Produsen berusaha mencapai pengurangan biaya, risiko rantai pasok, dan peningkatan performa melalui penggabungan bagian. AM menawarkan peluang unik untuk lebih mengurangi rangkaian karena geometri kompleks yang sekarang mungkin. Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut bagaimana aplikasi Anda dapat dikonsolidasikan, hubungi tim ahli kami hari ini.

Siap membuat bagian Anda dengan Fast Radius?

Start your quote