Apa yang Perlu Diharapkan dari Manufaktur Aditif: Panduan Lengkap

Sementara mencetak 3D dari file CAD untuk prototipe non-fungsional adalah proses manufaktur yang relatif sederhana, memulai proyek pengembangan produk sepenuhnya baru — dari konsep hingga produksi — mungkin lebih menantang, terutama jika Anda menggunakan teknologi manufaktur aditif yang tidak familiar.

Memahami proses cetak 3D

Proses cetak 3D berbeda dari proses manufaktur konvensional karena melibatkan penambahan material secara bertahap pada suatu bagian. Sebaliknya, pemesinan CNC adalah proses pengurangan, karena bagian terbentuk dengan menghapus material dari benda kerja menggunakan alat potong, sedangkan cetak injeksi melibatkan injeksi sejumlah termoplastik cair ke dalam ruang cetak yang telah dibentuk.

Teknologi 3D menyajikan berbagai tantangan prosedural baru. Misalnya, volume bangunan printer 3D mungkin memerlukan bagian untuk dibagi menjadi beberapa bangunan untuk rangkaian pasca-proses, sementara panas yang dihasilkan selama ekstrusi material mungkin menyebabkan beberapa bagian merubah bentuk. Demikian juga beberapa teknologi cetak 3D melibatkan pertimbangan produksi: fused deposition modeling (FDM), misalnya, meninggalkan garis lapis pada bagian yang mungkin mempengaruhi penampilan, dan proses HP Multi Jet Fusion (MJF) melibatkan proses pendinginan dan pembersihan, setelah cetak.

Dengan mempertimbangkan faktor-faktor tersebut, Anda dapat menjalankan proyek manufaktur aditif (AM) Anda dengan lebih lancar dan efisien dengan mengetahui apa yang harus diharapkan saat memulai produksi. Untuk itu, kami telah menyusun panduan langkah demi langkah proses manufaktur aditif, termasuk perbandingan pendekatan desain produk aditif, dan diagram alur kerja yang menyoroti keputusan yang terlibat dalam setiap langkah.

Tiga pendekatan proses manufaktur aditif

Meskipun detail prosedural spesifik untuk bagian dan produk bervariasi, ada tiga kategori umum yang proyek manufaktur aditif tergolong:

• Pendekatan A: Produksi dan prototipe dengan waktu putaran cepat

Contoh: Anda sudah memiliki file CAD yang disetujui untuk prototipe atau bagian yang sudah ada — dan Anda perlu menerima bagian dalam 30 jam.

• Pendekatan B: Memodifikasi desain yang ada untuk dioptimalkan untuk AM

Contoh: Anda saat ini memproduksi bagian ini dengan cetak injeksi tetapi pikir Anda bisa menyederhanai rantai pasokan dan menghilangkan biaya gudang dengan menggunakan manufaktur aditif untuk memproduksinya sesuai permintaan.

• Pendekatan C: Merancang bagian atau produk baru dari nol untuk produksi dengan teknologi aditif

Contoh: Anda memiliki konsep untuk bagian baru yang ingin Anda produksi dengan AM untuk satu dari dua alasan: Tidak memungkinkan untuk memproduksi bagian dengan metode manufaktur lama Ekonomi AM menguntungkan untuk produksi volume rendah hingga menengah

Pendekatan manufaktur aditif mana yang tepat untuk saya?

Merancang bagian baru dari nol untuk manufaktur aditif menawarkan peluang terbesar untuk memaksimalkan baik manfaat performa maupun biaya. Meskipun mungkin memakan waktu lebih lama, memulai dengan 'lembar kosong' adalah cara untuk sepenuhnya mengoptimalkan bagian menggunakan prinsip desain untuk manufaktur aditif (DFAM).

Mayoritas proyek yang kami tangani di Fast Radius tergolong dalam kategori kedua: modifikasi desain yang ada untuk dioptimalkan untuk AM. Dalam skenario ini, suatu perusahaan memiliki bagian yang sudah mereka produksi dengan metode manufaktur konvensional dan berencana untuk beralih ke produksi aditif.

Dalam kedua pendekatan kedua dan ketiga, file awal akan diverifikasi untuk produksi skala penuh sesuai persyaratan Anda — yang mungkin memerlukan proses persetujuan bagian produksi (PPAP) yang komprehensif. Setelah itu, pesanan berikutnya menjadi proses produksi yang sederhana dan cepat. Salah satu manfaat signifikan menggunakan penyedia AM seperti Fast Radius adalah kami dapat mempercepat siklus produksi dan mengirimkan bagian Anda terkadang secepat hari berikutnya.

Proses manufaktur aditif: Langkah dan keputusan

Tiga pendekatan yang diuraikan di atas mencakup proses pengembangan produk yang berbeda. Kami telah uraikan langkah utama dan titik keputusan dalam proses-proses tersebut dalam diagram alur kerja di bawah ini. Ingat: terlepas dari kategori mana proyek yang diusulkan Anda tergolong, Anda akan memerlukan dukungan ujung ke ujung dari penyedia AM Anda untuk memastikan bagian Anda diproduksi dan dikirim dengan tingkat kualitas, keandalan, dan performa yang Anda butuhkan.

Proses untuk memodifikasi bagian yang ada untuk manufaktur aditif

Langkah 1: Identifikasi bagian dengan kasus bisnis yang kuat untuk produksi AM

Jika Anda ingin memverifikasi bagian yang ada untuk manufaktur aditif kelas produksi, langkah pertama Anda harus memastikan bahwa ada kasus bisnis yang kuat untuk melakukannya.

Idealnya, cari perusahaan, seperti Fast Radius, yang dapat bekerja dengan Anda untuk mengidentifikasi bagian yang cocok untuk proses manufaktur aditif dari perspektif bisnis. Bagian cadangan dengan turnover tinggi adalah kandidat yang baik di sini: sementara bagian asli mungkin dibuat dengan cetak injeksi, mungkin untuk membuat cadangan dengan standar performa yang sama dengan teknologi aditif. Dan, karena aditif memungkinkan Anda untuk memesan dalam kuantitas bagian tunggal, Anda juga dapat menghilangkan biaya gudang dan mengadopsi program inventori 'tidak pernah habis stok'.

Langkah 2: Desain bagian Anda

Ketika bagian cadangan dimodifikasi untuk produksi AM, geometri bagian akhir harus dibuat agar pas secara mulus ke dalam rangkaian yang ada.

Dalam kasus ini, pekerjaan desain sebenarnya bukan membuat perubahan signifikan pada bentuk bagian tetapi melakukan modifikasi desain kecil untuk mengoptimalkan produksi aditif — dan memastikan bagian akhir memenuhi dimensi kritis yang diperlukan. Selama iterasi desain, jika bagian berada di luar toleransi untuk satu dimensi kritis pun (misalnya, dimensi linear klip atau celah), Anda perlu meredesain atau mengoreksi orientasi bagian untuk mendapatkan dimensi yang stabil. Esensialnya, ini berarti memulai dengan desain yang ada dan melakukan reverse engineering yang diperlukan untuk memverifikannya untuk produksi aditif.

Langkah 3: Pemilihan material dan proses

Sebelum produksi, Anda perlu mengidentifikasi material yang dapat diterima untuk aplikasi Anda — dan kemudian membandingkan teknologi AM yang mampu memproduksi bagian dengan material tersebut.

Mulai dengan persyaratan performa yang dibutuhkan bagian Anda (modulus, kekuatan tarik, kekuatan tekan, dll.) dan kemudian pertimbangkan lingkungan tempat bagian Anda akan digunakan (terpapar elemen, di dalam kompresor, dll.). Gunakan faktor-faktor tersebut untuk menghasilkan daftar material yang cocok dan kemudian bandingkan manfaat dan tantangan teknologi AM yang tersedia pada Anda.

Ketika beberapa proses dan material dapat diterima untuk aplikasi, mitra produksi Anda dapat mencetak bagian contoh dengan masing-masing teknologi tersebut, dan membiarkan Anda menentukan mana yang Anda pilih untuk produksi skala penuh.

Langkah 4: Desain produksi iteratif dan pengujian

Setelah Anda memilih daftar material dan proses yang dapat diterima, proses engineering produksi dapat dimulai.

Penting bahwa Anda baik memahami, dan mengunci, variabel proses cetak 3D ketika Anda mencapai tingkat akurasi dimensi, performa, dan penampilan yang Anda butuhkan untuk produksi skala penuh. Mungkin memerlukan beberapa iterasi untuk mencapai output yang Anda inginkan, namun, setelah Anda memiliki bagian yang memenuhi persyaratan Anda, diverifikasi oleh pemeriksaan atau pengujian yang diperlukan, semua informasi produksi akan dikompilasi ke dalam paket digital yang berisi semua yang diperlukan untuk membuat bagian Anda; di Fast Radius kami menyebut ini paket bangunan. Paket bangunan berisi semua informasi yang diperlukan tentang parameter cetak, pasca-pemrosesan, dan pertimbangan kemasan yang Anda butuhkan untuk memastikan bagian Anda diproduksi dan dikirim tepat seperti yang diharapkan. Informasi tersebut akan berkaitan dengan faktor-faktor termasuk:

• Desain struktur dukungan
• Alat penghapus dukungan
• Parameter finishing permukaan
• Waktu pengeringan
• Instruksi jig dan fixture

Semua detail ini merupakan cara untuk merancang kegagalan keluar dari proses manufaktur aditif. Paket bangunan esensialnya menyesuaikan parameter yang diperlukan untuk memungkinkan siapa pun dari perusahaan seperti Fast Radius untuk mencetak bagian secara andal, di mana saja di dunia.

Langkah 5: Produksi sesuai permintaan dan pemenuhan global

Setelah bagian Anda disetujui, itu akan siap untuk diproduksi sesuai permintaan, dan dikirim secara global.

Produksi sesuai permintaan adalah manfaat kunci produksi AM. Esensialnya, ini memungkinkan Anda untuk menyimpan bagian Anda secara digital sampai permintaan memaksa produksi, menghilangkan kebutuhan untuk menyimpan secara fisik inventori besar bagian cadangan untuk dijual dan didistribusikan seiring waktu. Di Fast Radius, kami telah memaksimalkan manfaat efisiensi itu, dan menyimpan baik file bagian Anda dan paket tooling virtual yang terkait di Gudang Virtual kami.

Merancang dan memproduksi bagian akhir untuk manufaktur aditif adalah iteratif. Jika pada titik mana pun, bagian gagal memenuhi ekspektasi klien — dalam performa, akurasi dimensi atau penampilan — proses pengembangan produk dapat dihentikan sehingga insinyur dapat mengidentifikasi titik kegagalan dan menemukan cara untuk merancangnya agar tidak terjadi lagi.

Mulai proses hari ini

Di mana pun Anda berada dalam proses desain manufaktur aditif, Fast Radius dapat menyediakan dukungan ujung ke ujung dan keahlian desain aditif yang Anda butuhkan untuk membawa ide Anda hingga garis finish. Hubungi tim kami hari ini untuk memulai.

Siap membuat bagian Anda dengan Fast Radius?