Este guia destina-se a designers e engenheiros de produtos que desejam simplificar a montagem. Ele mostra como usar o Design for Assembly para reduzir a contagem de peças, encurtar as etapas de montagem e melhorar o desempenho do produto, e quando combinar peças não é realmente aconselhável.
Cada peça extra adiciona uma pilha de itens anexados ao seu produto. Cada um precisa de tratamento:
Cada parte também afeta o próprio design. Seu projeto ganha uma interface extra entre as superfícies de contato, uma posição que precisa de alinhamento, um local que pode se soltar. À medida que a contagem de peças aumenta, estes pequenos riscos aumentam.
Combinar tudo em uma peça impressa parece menos problemático, mas algumas peças ainda devem ser feitas separadamente:
A redução do número de peças só funciona se não prejudicar o funcionamento do produto. Se combiná-los tornar o produto mais difícil de usar ou de reparar, o tempo de montagem que você economiza pode não ser suficiente para lidar com os problemas que se seguem.
Abaixo está uma comparação dos dois métodos de montagem e uso.
Fator de projeto | Várias peças | Menos peças integradas |
Processo de montagem | Mais etapas, mais pontos de manuseio | Menos etapas, montagem mais rápida |
Pontos de alinhamento | Cada junta requer alinhamento manual | As posições são fixas durante a impressão |
Fixadores | Mais parafusos, porcas e arruelas para instalar | Menos itens de hardware por unidade |
Manutenção | Peças individuais são fáceis de substituir | As áreas de desgaste integradas são mais difíceis de substituir |
Flexibilidade de projeto | Mudar uma parte não afeta o resto | Pequenas alterações podem exigir a reimpressão de toda a peça |
Custo de substituição | Baixo, substitua apenas a peça quebrada | Alto, porque toda a peça deve ser substituída |
Comece com peças adjacentes entre si e funcionalmente relacionadas. As seguintes situações são as mais fáceis de combinar:
Se duas peças juntas seguram, localizam ou suportam o mesmo objeto e não há movimento relativo entre elas, você pode considerar combiná-las em uma peça impressa.
Na montagem tradicional, as funções são frequentemente divididas entre várias peças pequenas. Um calço define a altura. Um pino define a posição. Um clipe prende o cabo.
A impressão 3D permite que a própria forma da peça integre estas funções:
Antes de fundir qualquer peça, primeiro passe por todo o processo de montagem e marque cada item que ainda será tocado ou operado por pessoas após o produto sair da fábrica. Não coloque o seguinte na lista de mesclagem:
O Projeto para Montagem e o Projeto para Manutenção devem ser considerados em conjunto. Um produto que é montado rapidamente na fábrica também deve ser fácil de desmontar no campo.
As peças autolocalizadas economizam o tempo gasto na localização de posições durante a montagem, porque os recursos de localização já estão integrados à peça:
Com esses recursos, você não precisa empurrar, medir, ajustar e apertar repetidamente durante a montagem. A posição de cada produto também pode permanecer consistente, o que o alinhamento manual considera difícil de conseguir.
Se uma peça puder ser instalada ao contrário, alguém a instalará ao contrário. A abordagem mais segura é fazer com que a peça se encaixe apenas na orientação correta:
Usar a geometria para evitar erros significa que você não precisa confiar em instruções escritas. Isso também reduz erros quando novos funcionários o montam ou quando os próprios clientes o instalam.
Porcas, arruelas, pequenos suportes e clipes separados são fáceis de perder ou esquecer. Você pode encontrar maneiras de projetá-los:
A impressão 3D tem uma vantagem sobre a usinagem tradicional aqui. Bolsos, recortes e formatos internos são caros na usinagem, mas quase não acrescentam nenhum custo na impressão.
Cada par de peças montadas precisa de seu método de montagem planejado com antecedência. Um ajuste com folga permite que a peça deslize para dentro. Um ajuste deslizante permite que uma peça se mova ao longo da outra. Um ajuste de pressão mantém as duas partes fixas juntas.
Não existe um valor universal para a folga correta. Depende do processo de impressão, material e tamanho da peça. Os requisitos de montagem devem ser definidos de acordo com a capacidade real de usinagem do equipamento. Os fornecedores de impressão 3D irão ajudá-lo a determinar a folga com base nisso.
Cada impressora tem tolerâncias. Alguns recursos são impressos desviando do modelo CAD e são os que têm maior probabilidade de causar problemas durante a montagem:
Para recursos que afetam muito a montagem, imprima uma única peça de teste antes da produção. Inclua furos, ranhuras e encaixes de pressão na amostra. Após uma montagem experimental, você saberá o que precisa de ajuste.
Os pontos de fixação devem ser determinados no início do projeto. Cada opção tem requisitos diferentes de espaço e forma:
Roscas e inserções devem ser incluídas no projeto desde o início. A direção da carga de cada fixador precisa ser clara. Você também precisa confirmar se as ferramentas podem alcançar todos os fixadores após a montagem das peças.
Muitas montagens possuem peças como esta. A única tarefa deles é conectar duas outras partes. O empilhamento comum é alojamento, suporte, calço e fixador. Com a impressão 3D, estas estruturas de ligação podem ser fundidas diretamente na peça principal.
Suportes e calços existem apenas para montagem. Removê-los não causa perda ao produto. Ao verificar um projeto, primeiro observe quais peças existem apenas para manter outras coisas no lugar. Estes são os que devem ser mesclados ou removidos primeiro.
Fixar e direcionar cabos é uma boa oportunidade para reduzir as etapas de montagem. Abraçadeiras, suportes adesivos e clipes separados são difíceis de instalar e dificilmente suportam qualquer carga mecânica. Eles são adequados para imprimir diretamente no corpo principal:
Durante a montagem, basta pressionar o cabo. O roteamento é claro e a inspeção posterior também é fácil.
Imprimir peças em uma única peça permite que as peças móveis sejam montadas e colocadas no lugar assim que a impressão for concluída. Adapta-se a dobradiças, ligações móveis, componentes capturados e mecanismos simples.
Não se apresse em escolhê-lo só porque uma peça acabada em uma impressão parece menos problemática:
Se a junta precisar funcionar sem problemas a longo prazo, um pino separado ou uma dobradiça padrão podem ser mais adequados.
A mesclagem excessiva causa problemas na própria peça. Fique atento a estas situações:
Se a limpeza, inspeção e pós-processamento não puderem ser concluídos dentro de um prazo razoável, o preço e o prazo de entrega serão afetados.
Na verdade, alguns designs são melhor divididos em várias partes. Consideramos a divisão nas seguintes situações.
Ao dividir, coloque as costuras nos limites naturais do produto, como entre a base e a capa. Adicione recursos de localização para que as peças se alinhem perfeitamente quando montadas.
Os parafusos podem se soltar devido à vibração. As lacunas deixam entrar poeira e umidade. As peças alinhadas na fábrica podem sair do lugar após alguns meses de uso. Se uma conexão que o produto nunca necessitou for removida, esses problemas não existirão mais. A estrutura realmente fica mais completa.
Quando você empilha várias peças com parafusos, a força só pode ser transferida através de algumas pequenas superfícies de contato. Uma peça impressa de uma só peça pode distribuir a força por toda a forma. Os recursos disponíveis incluem:
O material segue a direção da carga, de modo que a carga é transferida de maneira mais suave dentro da peça. Uma peça mesclada bem projetada pode acabar sendo mais leve e mais resistente do que a montagem que ela substitui.
Às vezes, uma peça inteira é pior do que conexões separadas. Conexões separadas deixam espaço para o produto se mover. Uma peça sólida de uma só peça comprime aquela sala. Verifique se o produto precisa lidar com as seguintes condições:
Se estas condições existirem, deixe espaço para movimento. Entalhar, criar uma seção flexível mais fina ou deixar folga podem evitar que as peças rígidas quebrem ou se deformem sob condições que, de outra forma, poderiam suportar facilmente.
Pergunta | Sim | Não |
As peças desempenham funções intimamente relacionadas? | Considere a consolidação | Mantenha separado |
Eles exigem o mesmo material? | Mais adequado | Revise com atenção |
A frequência de manutenção é baixa? | Mais adequado | Mantenha substituível |
A consolidação melhora a transferência de carga? | Candidato forte | Benefício limitado |
Isso cria uma geometria interna difícil? | Revise o método de impressão | Melhor candidato |
A nova peça ainda pode ser inspecionada e acabada? | Continuar | Considere dividir |
Reduz as operações reais de montagem? | Candidato forte | A redução da contagem de peças pode ter pouco valor |
Xunjie tem mais de dez anos de experiência em impressão 3D. Apoiamos SLA, MJF, SLS, FDM e impressão 3D de metal. Envie-nos seus arquivos CAD e explique brevemente como o produto é montado e mantido. Nossos engenheiros ajudarão você a decidir quais partes podem ser mescladas, quais devem permanecer separadas e qual processo de impressão é adequado.
Você receberá feedback prático do projeto para montagem, impressões de teste para ajustes críticos e peças de produção entregues pelo mesmo fornecedor. Contate-nos hoje para um orçamento de projeto gratuito.
1. Uma única peça que lida com múltiplas funções quebrará mais facilmente?
Depende se as funções entram em conflito entre si. Suporte de carga, localização e orientação podem ser combinados. É melhor manter a vedação, o isolamento e a resistência ao desgaste separados. O objetivo do Design for Assembly na impressão 3D é reduzir a contagem de peças e ao mesmo tempo esclarecer o caminho da carga. Reunir todas as funções em uma única peça não melhora o desempenho do produto.
2、 Os fios podem ser impressos diretamente?
Pequenos fios impressos diretamente geralmente ficam mal. Eles se desprendem facilmente e não apertam corretamente. Se a carga for leve, eles mal conseguem trabalhar. Um método mais confiável é deixar um furo e instalar uma porca ou um inserto termofixado. Reduzir o número de peças significa remover peças desnecessárias do adaptador. Os fixadores padrão não podem ser omitidos. A montagem suave e a ausência de desgaste da linha após repetidas montagens e desmontagens são o que realmente melhora o desempenho do produto.
3、 Como você une as partes que tiveram que ser divididas?
Isso depende da carga e se a junta precisa ser aberta novamente. Parafusos com inserções são adequados para juntas que você reabrirá. O adesivo funciona para costuras permanentes, e um rabo de andorinha impresso ou junta sobreposta dá à cola mais superfície para segurar.
4、 Uma peça consolidada custará mais para imprimir do que várias peças pequenas?
A impressão em si pode custar um pouco mais caro, já que uma peça maior demanda mais material e tempo de máquina. Veja o quadro completo antes de julgá-lo. Você terá menos itens para comprar e manter em estoque e menos mão de obra em cada unidade. Peça-nos para citar as duas versões e compará-las lado a lado.
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