DfAM增材設(shè)計:有“法”可依,做DfAM增材制造設(shè)計
人法地,地法天,天法道,道法自然。DfAM增材制造設(shè)計的目標(biāo)是實現(xiàn)由產(chǎn)品性能驅(qū)動的正向設(shè)計。而在沒有逆向參考的情況下,用什么原則來指導(dǎo)DfAM這一正向設(shè)計過程?
DfAM完整流程一覽
通過實踐和經(jīng)驗的總結(jié),我們將DfAM增材設(shè)計制造過程劃分為啟動、設(shè)計、仿真、制造、質(zhì)檢幾個節(jié)點。鑒于DfAM增材設(shè)計制造的本質(zhì)就在于回歸設(shè)計的本源,面向功能,回歸產(chǎn)品的構(gòu)想。因此要實現(xiàn)全鏈條的控制和設(shè)計,我們的設(shè)計不單單局限在設(shè)計維度,還要把仿真、制造、甚至質(zhì)檢等流程,融合到我們的設(shè)計流程中,把觀念提取出來,統(tǒng)稱設(shè)計流程,或設(shè)計范式,真正為產(chǎn)品正向設(shè)計服務(wù)。?
增材設(shè)計制造真正改變的是什么,最重要的部分是增材思維的設(shè)計。第一,增材思維現(xiàn)在整體上是一種選擇,一種材料、一種工藝,這種材料和工藝決定了工業(yè)品的基本屬性。比如說從成本上來講,設(shè)備的控件時間是一個核心的要素,時間和成本是直接相關(guān)聯(lián)的。第二,創(chuàng)新。增材真正增加附加值的部分就是我們所說的增材思維底層技術(shù)庫,這個是我們核心的增材思維設(shè)計點,因為增材的出現(xiàn),我們才能有出現(xiàn)梯度混合材料、微通道的設(shè)計、晶格庫的可能性,因為我們有整體的設(shè)計思路,才能做到真正的突破及顛覆性的創(chuàng)新。?
我們?yōu)槭裁从忠龇抡婺??是因為我們對性能有更高的要求,我們希望增材產(chǎn)生的產(chǎn)品,應(yīng)力是更小的,抗疲勞是更好的,輕量化是更輕的,這樣的產(chǎn)品才有意義,性能才能提升,真正的從仿真控制成形,和質(zhì)量密切相關(guān)。?
還有一個很重要的環(huán)節(jié)是后處理,從現(xiàn)在整個增材行業(yè)來說,后處理的成本占整個成本的30%-40%,所以要完整的把所有后處理流程的關(guān)鍵參數(shù)都控制出來,既對性能質(zhì)量有提升,又對成本有控制,只有全鏈條都做到了,我們的產(chǎn)品才能真正進(jìn)入增材設(shè)計的應(yīng)用,而且增材的使用性才能得到保障,這個產(chǎn)品才能通過增材的認(rèn)證,才有產(chǎn)業(yè)化的可能性。
DfAM設(shè)計思維重在培養(yǎng)
目前人們對于增材制造這一技術(shù)的認(rèn)識還很少站在系統(tǒng)高度,統(tǒng)一材料、工藝、設(shè)計、性能、功能等要素,因此造成增材制造各要素之間各自為政、嚴(yán)重脫節(jié),甚至相互割裂對立的現(xiàn)實局面。加速增材制造技術(shù)大規(guī)模商用化的關(guān)鍵,是站在巨人的肩膀上學(xué)習(xí)增材設(shè)計,縮短學(xué)習(xí)曲線,避免犯重復(fù)的錯誤。
基于增材思維的先進(jìn)設(shè)計與智能制造
因此基于增材思維,按照DfAM流程進(jìn)行增材設(shè)計時,我們整理歸納了一套設(shè)計策略和準(zhǔn)則,以這套設(shè)計準(zhǔn)則為指南和標(biāo)尺,指導(dǎo)和確保增材設(shè)計反復(fù)迭代過程及最終設(shè)計結(jié)果符合材料、工藝、設(shè)計、性能、功能等要素統(tǒng)一要求。
基于DfAM的增材設(shè)計策略
DfAM中的增材設(shè)計在現(xiàn)今的工程應(yīng)用分為三個層級:
-
工藝替換,用增材工藝把傳統(tǒng)設(shè)計的模型打印出來;
-
適應(yīng)增材的設(shè)計,傳統(tǒng)的零件某些特征不適合增材成型,那么對這些部分進(jìn)行局部修改;
-
面向增材的設(shè)計,是重新設(shè)計或創(chuàng)新設(shè)計零件,以最大限度地發(fā)揮增材優(yōu)勢,也是目前我們工業(yè)界最急需的增材思維的設(shè)計。
但無論哪種層級的設(shè)計思想,都要充分考慮增材工藝相關(guān)的特點,發(fā)揮增材優(yōu)勢,使產(chǎn)品價值的提升最大化,基于這些考量,我們提出了增材思維的設(shè)計需要考慮的14個總體策略準(zhǔn)則。