В новом исследовании, проведённом в Университете Западной Аттики, утверждается, что весь потенциал аддитивного производства останется нереализованным до тех пор, пока дизайнеры не переосмыслят подход к созданию продуктов для 3D-печати. В исследовании, опубликованном в Advanced Manufacturing, представлена комплексная система проектирования, которая побуждает инженеров выйти за рамки правил, основанных на геометрии, которые доминировали в этой области более десяти лет.

Несмотря на то, что аддитивное производство превратилось в надёжное решение для производства аэрокосмической техники, медицинского оборудования, автомобильных компонентов и специализированных инструментов, многие методы цифрового проектирования по-прежнему повторяют те, что используются при традиционной механической обработке и производстве. По мнению исследовательской группы, такой подход ограничивает возможности 3D-печати.

Авторы предлагают то, что они называют комплексным подходом к проектированию для аддитивного производства на системном уровне. Их концепция объединяет в себе цели проектирования, поведение материалов, ориентацию сборки, параметры процесса, соображения экологичности и реальные характеристики. Цель состоит в том, чтобы привести цифровое моделирование в соответствие с поведением систем аддитивного производства во время печати и на протяжении всего жизненного цикла продукта.

«Проектирование для аддитивного производства должно не просто обеспечивать возможность печати», — говорит ведущий автор исследования доктор Александрос Кантарос. «Оно должно учитывать взаимодействие материалов и процессов, ориентацию сборки, допуски и экологичность, чтобы создавать инновационные, надёжные и эффективные конструкции.»

Эта точка зрения бросает вызов преобладающему в данной области подходу, ориентированному на оптимизацию геометрии. Традиционные руководства по проектированию методом аддитивного производства обычно сводятся к правилам, касающимся свесов, опорных конструкций и облегчения веса, но в них часто не учитываются тепловые деформации, анизотропные механические свойства или воздействие на окружающую среду, связанное с выбросами. В исследовании подчеркивается, что эти факторы становятся все более важными по мере того, как компании переходят от прототипирования к полномасштабному производству с помощью аддитивного производства.

Визуальное представление предложенного исследовательской группой рабочего процесса, демонстрирующее, как современный DfAM интегрирует информацию о процессах, поведении материалов и экологичности в этап цифрового проектирования. (Фото: Антреас Кантарос / Университет Западной Аттики)

Чтобы устранить эти недостатки, авторы призывают к созданию цифровых сред проектирования, которые объединяют в себе моделирование, инструменты для обеспечения технологичности с помощью ИИ и оптимизацию с обратной связью. Такие платформы помогут инженерам прогнозировать деформацию, выбирать подходящие материалы и понимать, как цели устойчивого развития влияют на проектные решения. Они утверждают, что усовершенствованные рабочие процессы могут способствовать реализации более амбициозных проектов, таких как производство функционально-градиентных материалов, массовая кастомизация и объединение нескольких деталей.

Соавтор исследования профессор Теодор Ганецос отмечает, что инновации будут развиваться быстрее, если проектирование и производство перестанут рассматриваться как отдельные этапы. «Объединив эти подходы, мы сможем создавать устойчивые и высокоэффективные инженерные решения,» — говорит он. Команда подчёркивает растущую потребность в междисциплинарном сотрудничестве, которое включает в себя инженерное дело, материаловедение, промышленный дизайн и экологический анализ.

Публикация выходит в тот момент, когда компании и исследователи по всему миру стремятся к созданию более эффективных и интеллектуальных систем аддитивного производства. Делая упор на целостное мышление, а не на упрощённые методы проектирования, основанные на правилах, команда Университета Западной Аттики позиционирует DfAM как стратегический инструмент для устойчивой промышленной трансформации.

Источник