Design för additiv tillverkning och AM Centers virtuella testbädd

I bilden nedan illustreras hela utvecklingskedjan, och i den virtuella testbädden fokuserar vi på de första två rutorna, det vill säga det som händer innan tillverkning.

Komplexitet och prestandakrav styr

I utvecklingsprocessen läggs olika vikt vid de olika delarna beroende på det tilltänkta komponentkonceptets komplexitet och prestandakrav. Traditionell konstruktion görs alltid med CAD (Computer Aided Design). I komplexare fall kan man stärka upp sin analys genom att använda verktyg för numerisk analys, CAE (Computer Aided Engineering), till exempel Topologioptimering. Skillnaden gentemot CAD är att man då kompletterar geometrimodellen med en fysikalisk materialmodell samt laster och randvillkor. Detta förfarande är normalt i industrin och tillämpas även inom AM Center. Vid konceptutveckling läggs stor vikt på hänsyn till tillverkningsmetod inklusive processanpassning på komponentnivå.

Kompetens, hårdvara (datorresurser) och mjukvara som täcker samtliga steg i utvecklingsprocessen som beskrivs nedan finns i AM Center. Partnerföretagen Hexagon och Materialize tillhandahåller mjukvara för konstruktion, simulering och beredning. RISE forskare driver tillsammans med centrets partner och kunder allt från kortare uppdrag till mångåriga forskningsprojekt på detta tema.

Avancerad produktutvecklingskedja

Så här kan en mer avancerad produktutvecklingskedja se ut uppdelat i uppdelat i Simuleringsdriven konstruktion med tillverkningsbivillkor och Processdesign på komponentnivå.

1. Simuleringsdriven konstruktion med tillverkningsbivillkor

Det man konstruerar för är komponentens dimensionerande drifts- eller olyckstillstånd.

2. Processdesign på komponentnivå

När man börjat konvergera mot ett lovande koncept går man in i detaljkonstruktion. Man gör både beräkningsmodeller och laster mer högupplösta för att på så sätt uppfylla prestandakraven, åtminstone virtuellt.

Nästa steg är processdesign, där man anpassar processen efter komponenten. För en tillverkningsmetod som PBF-LB (Powder Bed Fusion - Laser Beam) betyder det anpassning av orientering, stödstruktur och processparametrar för att man ska kunna tillverka komponenten med förväntad kvalitet.

I de fall som är stora, komplexa eller har höga kvalitetskrav kan det vara värt att prediktera det fysikaliska beteendet och eventuella avvikelser och defekter genom att använda sig av processmodellering och simulering. I vissa fall kan det behövas anpassningar av komponentgeometrin och då kan man gå tillbaka och justera komponentgeometrin, här nedan illustrerad med den stora loopen.   

Slutligen ska det understrykas att i långt ifrån alla koncept behöver man vara så här noggrann i sin analys.

Tveka inte att kontakta oss för mer information om design för additiv tillverkning och AM Centers virtuella testbädd.