Esta guía está dirigida a diseñadores e ingenieros de productos que desean simplificar el montaje. Le explica cómo utilizar Diseño para ensamblaje para reducir el número de piezas, acortar los pasos de ensamblaje y mejorar el rendimiento del producto, y cuándo no es aconsejable combinar piezas.
Cada pieza adicional agrega una pila de elementos adjuntos a su producto. Cada uno necesita manejo:
Cada parte también afecta al diseño mismo. Su diseño obtiene una interfaz adicional entre las superficies de contacto, una posición que necesita alineación, un lugar que puede soltarse. A medida que crece el número de piezas, estos pequeños riesgos aumentan.
Combinar todo en una sola pieza impresa parece menos problemático, pero algunas piezas aún deben fabricarse por separado:
Reducir el número de piezas sólo funciona si no perjudica la función del producto. Si combinarlos hace que el producto sea más difícil de usar o de reparar, es posible que el tiempo de ensamblaje que ahorre no sea suficiente para solucionar el problema que sigue.
A continuación se muestra una comparación de los dos métodos en montaje y uso.
Factor de diseño | Varias partes | Menos piezas integradas |
Proceso de montaje | Más pasos, más puntos de manipulación | Menos pasos, montaje más rápido |
Puntos de alineación | Cada junta requiere alineación manual | Las posiciones se fijan durante la impresión. |
sujetadores | Más tornillos, tuercas y arandelas para instalar | Menos elementos de hardware por unidad |
Mantenimiento | Las piezas individuales son fáciles de reemplazar | Las áreas de desgaste integradas son más difíciles de reemplazar |
Flexibilidad de diseño | Cambiar una parte no afecta al resto | Los pequeños cambios pueden requerir la reimpresión de la pieza completa. |
Costo de reemplazo | Bajo, solo reemplace la pieza rota | Alto, porque se debe reemplazar toda la pieza. |
Comience con piezas adyacentes entre sí y funcionalmente relacionadas. Las siguientes situaciones son las más fáciles de combinar:
Si dos partes juntas se encargan de asegurar, ubicar o sostener el mismo objeto y no hay movimiento relativo entre ellas, puedes considerar combinarlas en una sola parte impresa.
En el montaje tradicional, las funciones suelen dividirse entre varias piezas pequeñas. Una cuña establece la altura. Un alfiler marca la posición. Un clip asegura el cable.
La impresión 3D permite que la propia forma de la pieza integre estas funciones:
Antes de fusionar cualquier pieza, primero realice todo el proceso de ensamblaje y marque cada elemento que las personas aún tocarán u operarán después de que el producto salga de fábrica. No coloque lo siguiente en la lista de combinación:
El diseño para montaje y el diseño para mantenimiento deben considerarse juntos. Un producto que se ensambla rápidamente en la fábrica también debe ser fácil de desmontar en el campo.
Las piezas con ubicación automática ahorran el tiempo dedicado a buscar posiciones durante el ensamblaje, porque las funciones de ubicación ya están integradas en la pieza:
Con estas características, no es necesario empujar, medir, ajustar y luego apretar repetidamente durante el montaje. La posición de cada producto también puede permanecer constante, lo que resulta difícil de lograr con la alineación manual.
Si una pieza se puede instalar al revés, alguien la instalará al revés. El enfoque más seguro es hacer que la pieza encaje sólo en la orientación correcta:
Usar la geometría para detectar errores significa que no es necesario depender de instrucciones escritas. Esto también reduce los errores cuando los nuevos empleados lo ensamblan o los clientes lo instalan ellos mismos.
Las tuercas, arandelas, soportes pequeños y clips separados son fáciles de perder u olvidar. Puede encontrar formas de diseñarlos:
La impresión 3D tiene aquí una ventaja sobre el mecanizado tradicional. Los bolsillos, los cortes y las formas internas son costosos en el mecanizado, pero casi no añaden costos en la impresión.
Cada par de piezas que se ensamblan necesita planificar de antemano su método de ensamblaje. Un ajuste con holgura permite que la pieza se deslice hacia adentro. Un ajuste deslizante permite que una pieza se mueva a lo largo de otra. Un ajuste a presión mantiene las dos partes unidas.
No existe un valor universal para la holgura adecuada. Depende del proceso de impresión, el material y el tamaño de la pieza. Los requisitos de montaje deben establecerse de acuerdo con la capacidad de mecanizado real del equipo. Los proveedores de impresión 3D le ayudarán a determinar la autorización en función de esto.
Cada impresora tiene tolerancias. Algunas características se imprimen de manera diferente al modelo CAD y estas son las que tienen más probabilidades de causar problemas durante el ensamblaje:
Para características que afectan en gran medida el ensamblaje, imprima una sola pieza de prueba antes de la producción. Incluya agujeros, ranuras y ajustes a presión en la muestra. Después de un ensamblaje de prueba, sabrá qué necesita ajuste.
Los puntos de fijación deben determinarse al principio del diseño. Cada opción tiene diferentes requisitos de espacio y forma:
Los hilos y las inserciones deben incluirse en el diseño desde el principio. La dirección de carga de cada sujetador debe estar clara. También debe confirmar que las herramientas puedan llegar a todos los sujetadores después de ensamblar las piezas.
Muchos ensamblajes tienen piezas como esta. Su única tarea es conectar otras dos partes. La acumulación común es carcasa, soporte, cuña y sujetador. Con la impresión 3D, estas estructuras de conexión se pueden fusionar directamente en la parte principal.
Los soportes y cuñas existen sólo para montaje. Quitarlos no causa pérdida al producto. Al revisar un diseño, primero observe qué partes existen únicamente para mantener otras cosas en su lugar. Estos son los que deben fusionarse o eliminarse primero.
La fijación y encaminamiento de cables es una buena oportunidad para reducir los pasos de montaje. Las bridas para cables, los soportes adhesivos y los clips separados son difíciles de instalar y apenas soportan cargas mecánicas. Son aptos para imprimir directamente sobre el cuerpo principal:
Durante el montaje, simplemente presione el cable hacia adentro. El recorrido es claro y la inspección posterior también es sencilla.
La impresión de piezas en una sola pieza permite ensamblar las piezas móviles y colocarlas en su lugar tan pronto como finaliza la impresión. Se adapta a bisagras, varillajes móviles, componentes capturados y mecanismos simples.
No se apresure a elegirlo solo porque una pieza terminada en una sola impresión parece menos problemática:
Si la junta necesita funcionar sin problemas a largo plazo, puede ser más adecuado un pasador separado o una bisagra estándar.
La fusión excesiva causa problemas con la pieza misma. Cuidado con estas situaciones:
Si la limpieza, la inspección y el posprocesamiento no se pueden completar en un tiempo razonable, el precio y el plazo de entrega se verán afectados.
En realidad, es mejor dividir algunos diseños en varias partes. Consideramos dividirnos en las siguientes situaciones.
Al dividir, coloque las costuras en los límites naturales del producto, como entre la base y la cubierta. Agregue características de ubicación para que las piezas se alineen perfectamente cuando se ensamblan.
Los tornillos pueden aflojarse por la vibración. Los huecos dejan entrar el polvo y la humedad. Las piezas alineadas en fábrica pueden salirse de su lugar después de unos meses de uso. Si se elimina una conexión que el producto nunca necesitó, estos problemas ya no existen. De hecho, la estructura se vuelve más completa.
Cuando se apilan varias piezas con pernos, la fuerza solo se puede transferir a través de unas pocas superficies de contacto pequeñas. Una pieza impresa de una sola pieza puede distribuir la fuerza por toda la forma. Las características disponibles incluyen:
El material sigue la dirección de la carga, por lo que la carga se transfiere más suavemente dentro de la pieza. Una pieza fusionada bien diseñada puede terminar siendo más liviana y resistente que el conjunto al que reemplaza.
A veces, una pieza de una sola pieza es peor que las conexiones separadas. Las conexiones separadas dejan espacio para que el producto se mueva. Una pieza sólida de una sola pieza exprime esa habitación. Compruebe si el producto necesita soportar las siguientes condiciones:
Si existen estas condiciones, deje espacio para el movimiento. Ranurar, hacer una sección flexible más delgada o dejar espacio pueden evitar que las piezas rígidas se agrieten o se deformen en condiciones que de otro modo podrían manejar fácilmente.
Pregunta | Sí | No |
¿Las piezas realizan funciones estrechamente relacionadas? | Considere la consolidación | mantener separado |
¿Requieren el mismo material? | Más adecuado | Revisar cuidadosamente |
¿La frecuencia de mantenimiento es baja? | Más adecuado | Mantener reemplazable |
¿La consolidación mejora la transferencia de carga? | Candidato fuerte | Beneficio limitado |
¿Crea una geometría interna difícil? | Revisar el método de impresión | Mejor candidato |
¿Aún se puede inspeccionar y terminar la pieza nueva? | Continuar | Considere dividir |
¿Reduce las operaciones reales de montaje? | Candidato fuerte | La reducción del recuento de piezas puede tener poco valor |
Xunjie tiene más de diez años de experiencia en impresión 3D. Admitimos impresión 3D de metal SLA, MJF, SLS, FDM y metal. Envíenos sus archivos CAD y explique brevemente cómo se ensambla y mantiene el producto. Nuestros ingenieros le ayudarán a decidir qué piezas se pueden fusionar, cuáles deben permanecer separadas y qué proceso de impresión es el adecuado.
Obtendrá comentarios prácticos sobre Diseño para ensamblaje, impresiones de prueba para ajustes críticos y piezas de producción entregadas por el mismo proveedor. Contáctenos hoy para una cotización gratuita del proyecto.
1. ¿Se romperá más fácilmente una sola pieza que maneja múltiples funciones?
Depende de si las funciones entran en conflicto entre sí. Se pueden combinar soporte de carga, posicionamiento y guiado. Es mejor mantener separados el sellado, el aislamiento y la resistencia al desgaste. El objetivo del Diseño para ensamblaje en impresión 3D es reducir el número de piezas y aclarar la ruta de carga al mismo tiempo. Empaquetar todas las funciones en una sola parte no mejora el rendimiento del producto.
2. ¿Se pueden imprimir los hilos directamente?
Los hilos pequeños impresos directamente en su mayoría salen mal. Se pelan con facilidad y no aprietan correctamente. Si la carga es liviana, apenas pueden trabajar. Un método más confiable es dejar un agujero e instalar una tuerca o un inserto termofijado. Reducir el número de piezas significa eliminar piezas de adaptador innecesarias. No se pueden omitir los sujetadores estándar. El montaje suave y sin pelado de roscas después de repetidos montajes y desmontajes es lo que realmente mejora el rendimiento del producto.
3. ¿Cómo se unen las partes que se tuvieron que dividir?
Esto depende de la carga y de si es necesario volver a abrir la articulación. Los tornillos con inserciones se adaptan a las juntas que volverás a abrir. El adhesivo funciona para uniones permanentes, y una cola de milano impresa o una junta superpuesta le da al pegamento más superficie para sujetarse.
4. ¿Costará más imprimir una pieza consolidada que varias piezas pequeñas?
La impresión en sí puede costar un poco más, ya que una pieza más grande requiere más material y tiempo de máquina. Mire la imagen completa antes de juzgarla. Tendrá menos artículos para comprar y mantener en stock, y menos mano de obra en cada unidad. Pídanos cotizar ambas versiones y compararlas una al lado de la otra.
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