6 consigli per ridurre i costi di fusione del letto di polvere laser

Quando si parla di produzione convenzionale, la regola generale è che più complesso è il pezzo, più alti sono i costi. Non è questo il caso delle tecnologie di produzione additiva, come ad esempio fusione laser a letto di polvere (LPBF).

I progetti complessi con superfici a forma libera, sottosquadri o forme interne non sono i principali fattori che determinano il prezzo. Al contrario, il costo deriva principalmente dal volume: maggiore è il prezzo, maggiore è la quantità di polvere di metallo richiesta nel progetto, con un impatto diretto sui costi dei materiali.

L'ottimizzazione dei progetti per ridurre al minimo i volumi è essenziale per ridurre efficacemente i costi di produzione. L-PBF costi. È anche importante ripensare la strategia di produzione del pezzo. Ecco sei modi per ridurre i costi.

1. Utilizzare l'ottimizzazione della topologia

L'ottimizzazione topologica utilizza modelli algoritmici per ottimizzare la disposizione dei materiali entro determinate specifiche. Tali specifiche possono riguardare la simmetria, le proprietà dei materiali, le condizioni di carico, ecc.

In breve, è una tecnica eccellente per abbassare i volumi e ridurre i costi della produzione additiva di metallo. La deposizione di metallo legato, una tecnologia specifica utilizzata in alcune stampanti 3D in metallo, ha implicazioni specifiche sui costi a causa del suo processo di stampa unico e della successiva lavorazione in forno.

La produzione additiva di metallo può diventare costosa quando sono necessari grandi volumi, quindi vale la pena utilizzare un software di ottimizzazione topologica quando si progettano parti in metallo.

2. Lattici di progettazione

Un reticolo è una struttura intrecciata di schemi ripetuti. Si pensi agli esagoni di un nido d'ape o alle travi incrociate di un ponte. Nell'ambito di L-PBF, i reticoli sono un modo eccellente per produrre pezzi resistenti e leggeri. I reticoli possono essere utilizzati al posto dei volumi solidi, con un notevole risparmio sui costi. La progettazione dei tralicci può essere automatizzata tramite programmi CAD. È relativamente facile stampare le strutture attraverso la produzione additiva, indipendentemente dalla loro complessità, come parte del processo di stampa.

Un cubo solido e uno con reticoli

L'ottimizzazione topologica e i reticoli possono essere utilizzati insieme. Le ricerche dimostrano che le due tecniche sono particolarmente efficaci se combinate. Uno studio del 2019 ha dimostrato che l'uso dei reticoli e l'ottimizzazione della topologia hanno ridotto i costi del 54%. Anche il peso del pezzo e il tempo di produzione si sono dimezzati.

Volete altre informazioni sul design? Date un'occhiata a la guida alla progettazione di L-PBF.

3. Angoli del filetto

Di solito è buona norma filettare (arrotondare) tutti gli spigoli vivi nel progetto. Uno dei motivi è che gli angoli sono il punto in cui si concentrano le sollecitazioni. Un altro motivo è la riduzione dei costi. La filettatura degli spigoli esterni comporta una riduzione della polvere di metallo e delle particelle metalliche utilizzate nel processo. La filettatura non rappresenta una riduzione massiccia dei costi, ma i risparmi possono aumentare nel tempo. Inoltre, l'eliminazione delle concentrazioni di tensioni riduce la possibilità di guasto del pezzo, evitando così un aumento imprevisto dei costi.

4. Comprendere i diversi tipi di polvere di metallo

All'inizio di questa guida abbiamo detto che il volume è uno dei fattori chiave del prezzo. Metallo diretto sinterizzazione laser (DMLS) utilizza polveri metalliche specifiche per produrre stampe di alta qualità, in particolare nelle applicazioni mediche. È vero, ma il tipo di polvere metallica influisce anche sul prezzo. A seconda del progetto, sarà necessario utilizzare determinati metalli a causa delle diverse proprietà meccaniche offerte da ciascun tipo. Inoltre, le varianti di polvere combinano i tipi di metallo o forniscono diversi livelli di purezza.

Scegliere il tipo di metallo più conveniente con tutte le proprietà meccaniche necessarie aiuta a ridurre i costi. I prezzi globali dei metalli fluttuano a causa delle condizioni economiche, ma ecco come si posizionano i principali tipi di metallo in termini di prezzi comparativi.

5. Ripensare la quantità

Non si tratta di un consiglio di progettazione, ma piuttosto di un consiglio strategico. Con la manifattura additiva, la produzione di piccoli lotti di unità è significativamente più economica rispetto alla produzione convenzionale. Le stampanti di metallo, ad esempio, hanno costi operativi specifici, tra cui i prezzi delle polveri e le spese complessive di gestione di un'operazione di stampa 3D di metallo. Questo perché la manifattura additiva elimina la necessità di utensili.

Se si escludono i costi di progettazione e produzione degli utensili, i costi di produzione per unità rimangono pressoché costanti, come si vede nel grafico seguente. Grazie ai costi iniziali più bassi e ai tempi di realizzazione rapidi, la produzione additiva è diventata particolarmente popolare per prototipazione, utensili, maschere, attrezzature e strumenti di misura.domanda parti di uso finale.

Questo grafico mostra anche che, per quanto la produzione convenzionale possa essere inizialmente costosa, il costo per unità diminuisce quando si producono più unità. I vostri numeri di produzione assicurano che la produzione additiva è sempre la tecnologia ideale. Tuttavia, questo grafico mostra che è essenziale sapere quando la curva dei costi potrebbe spostarsi nella direzione opposta. Quando ciò sta per accadere, è meglio essere preparati e ripensare al metodo di produzione ideale per il vostro progetto.

6. Ottenere prezzi quasi in tempo reale sulle iterazioni

I costi non dovrebbero essere una scatola nera. Quando si sperimentano materiali diversi, progetti modificati e altri fattori, l'ultima cosa da fare è aspettare di vedere l'impatto sul prezzo. Fortunatamente, i giorni in cui si inviava un progetto e si attendeva un preventivo manuale sono finiti. La produzione additiva a diffusione atomica, ad esempio, trae grande vantaggio dagli aggiornamenti dei prezzi in tempo reale, rendendo più facile la produzione di prototipi in metallo a costi contenuti.

Con MakerVerse, ad esempio, è possibile caricare un progetto e ottenere un'immagine di preventivo immediato. I prezzi vengono aggiornati immediatamente quando si cambiano i diversi materiali, le finiture e altre opzioni. Se si cambia il design, è possibile ricaricarlo facilmente per una nuovo preventivo immediato.

I prossimi passi

La tecnologia di produzione additiva è in continua evoluzione. La fusione laser selettiva (SLM) è una di queste tecnologie in evoluzione. Le tecniche esistenti migliorano continuamente, mentre vengono sviluppate tecnologie completamente nuove. Ciò significa che la produzione additiva non è mai statica. Si tratta di una tecnologia dinamica, dove stare al passo con le ultime tendenze è utile per trovare opportunità di ottimizzazione dei prezzi.