3D-печатные кондукторы и производственная оснастка: когда рационально использовать FDM

Для производственной оснастки FDM особенно интересна там, где инструмент нужен:

• быстро;

• под конкретную операцию;

• в небольшом количестве;

• с возможностью регулярного изменения CAD.

Это не означает, что пластиковый кондуктор заменяет металлический во всех случаях.

Рациональность FDM определяется тем, достаточны ли свойства полимера для конкретной рабочей операции.

Аддитивное производство используют для:

• сверлильных кондукторов;

• сборочных приспособлений;

• шаблонов;

• позиционирующих элементов;

• держателей;

• направляющих;

• контрольных приспособлений;

• защитных элементов.

Stratasys и Markforged независимо описывают производственные кондукторы, сборочные приспособления, позиционирующие устройства и другую оснастку как типичный промышленный сценарий аддитивного производства.

Одна из сильных сторон цифровой оснастки — возможность изменить CAD без изготовления новой традиционной формы или сложной механической оснастки.

Если на производстве:

• изменился размер детали;

• сместилось отверстие;

• поменялся порядок сборки;

• появилась новая ревизия изделия,

модель приспособления можно обновить и изготовить заново.

FDM позволяет добавлять:

• эргономичные ручки;

• подписи;

• ориентационные метки;

• направляющие;

• локальные усиления;

• зоны захвата.

Это особенно полезно для ручных сборочных операций.

Если сверло работает непосредственно по пластиковому отверстию, рабочая поверхность может быстро изнашиваться.

Поэтому в нагруженной зоне можно предусмотреть:

• металлическую втулку;

• сменную направляющую;

• металлическую вставку.

Пластиковый корпус в таком случае отвечает за форму и позиционирование, а металл — за износостойкую рабочую поверхность.

Оснастку часто рационально проектировать модульно.

Например:

• основной корпус остаётся;

• изнашиваемая направляющая заменяется;

• вставка обслуживается отдельно.

Так не приходится перепечатывать всё приспособление из-за локального износа.

Для позиционирующей оснастки нужно заранее определить:

• какой размер действительно критичен;

• где нужна посадка;

• где требуется механическая доводка;

• какую функцию выполняет поверхность.

Универсального «допуска FDM для кондуктора» нет.

Подробнее — допуски, зазоры и посадки.

Материал выбирают по:

• нагрузке;

• температуре;

• износу;

• химической среде;

• требуемой жёсткости.

Например, жёсткий шаблон и скользящая направляющая могут требовать разных материалов.

Оснастка используется человеком, поэтому вес и форма тоже имеют значение.

Аддитивный способ позволяет:

• уменьшать лишний объём;

• добавлять удобные хваты;

• делать форму под конкретную операцию.

Stratasys отдельно указывает эргономику и снижение массы как типичные преимущества аддитивной оснастки.

Частые сценарии:

• часто меняющаяся оснастка;

• небольшое количество приспособлений;

• нестандартная форма;

• персонализация;

• сложная геометрия;

• необходимость быстро изменить конструкцию.

Металлическая оснастка может быть рациональнее, если:

• нагрузка высокая;

• рабочая зона интенсивно изнашивается;

• температура выше возможностей полимера;

• требуется высокая жёсткость;

• нужен длительный ресурс без замены;

• геометрия проста для механической обработки.

Не обязательно выбирать только пластик или только металл.

Рациональная оснастка может состоять из:

• FDM-корпуса;

• металлических втулок;

• винтов;

• резьбовых вставок;

• сменных рабочих элементов.

Если приспособление используется регулярно, важно контролировать:

• ревизию CAD;

• материал;

• критичные размеры;

• состояние рабочих поверхностей;

• износ.

FDM рациональна для производственной оснастки не потому, что она «всегда дешевле металла».

Её сильные стороны проявляются там, где нужны:

цифровая конструкция → быстрые изменения → небольшое количество → сложная форма → персонализация

и при этом свойства полимера достаточны для рабочей операции.