Phân tích DFM cho in lito lập thể (SLA)

Trong thiết kế cho sản xuất đắp dần (DFAM), có cả hai chủ đề rộng (áp dụng cho nhiều quy trình sản xuất đắp dần) và tối ưu hóa cụ thể cho một quy trình AM cụ thể. Ở đây là phân tích DFM cho in lito lập thể, trong đó thiết kế để có khả năng chế tạo (DFM) được áp dụng trong việc thiết kế chi tiết (hoặc lắp ráp) được sản xuất bởi quá trình (SLA). Trong SLA, các chi tiết được chế tạo từ một loại nhựa lỏng có thể đông cứng khi được chiếu sáng được xử lý khi tiếp xúc với một chùm laser quét qua bề mặt của nhựa (quang trùng hợp). Các loại nhựa có chứa acrylate, epoxy và urethane thường được sử dụng. Các chi tiết và cụm phức hợp có thể được sản xuất trực tiếp trong một lần, ở mức độ lớn hơn so với các dạng sản xuất trước đó như đúc, tạo hình, chế tạo kim loại và gia công. Việc thực hiện một quy trình liền mạch như vậy đòi hỏi người thiết kế phải cân nhắc khả năng sản xuất của bộ phận (hoặc lắp ráp) theo quy trình. Trong bất kỳ quy trình thiết kế sản phẩm nào, các điều kiện DFM rất quan trọng để giảm thiểu sự lặp lại,lãng phí thời gian và vật liệu.
Những thách thức trong in lito lập thể.
Vật liệu.
Thiết lập chi phí vật liệu cụ thể quá mức và thiếu hỗ trợ cho các loại nhựa của bên thứ 3 là một thách thức lớn với quy trình SLA:. Việc lựa chọn vật liệu (một quy trình thiết kế) bị hạn chế bởi loại nhựa được hỗ trợ. Do đó, các tính chất cơ học cũng được cố định. Khi mở rộng quy mô một cách có chọn lọc để đối phó với các ứng suất dự kiến, việc bảo dưỡng sau được thực hiện bằng cách xử lý thêm với ánh sáng UV và nhiệt. Mặc dù có lợi thế về tính chất cơ học, sự trùng hợp bồi đắp từ từ và liên kết ngang có thể dẫn đến sự co rút, cong vênh và ứng suất nhiệt dư. Do đó, phần này sẽ được thiết kế trong giai đoạn "xanh" của nó, tức là giai đoạn tiền xử lý.
Thiết lập và xử lý.
Quá trình SLA là một quá trình sản xuất đắp dần. Do đó, các cân nhắc thiết kế như định hướng, vĩ độ quy trình, cấu trúc hỗ trợ, v.v... phải được xem xét.
Định hướng ảnh hưởng đến cấu trúc hỗ trợ, thời gian sản xuất, chất lượng chi tiết và chi phí chi tiết. Cấu trúc phức tạp có thể không sản xuất đúng do định hướng không khả thi dẫn đến ứng suất không mong muốn. Đây là khi các hướng dẫn DFM có thể được áp dụng. Thiết kế tính khả thi cho phương pháp in lito lập thể có thể được xác nhận bằng phân tích  cũng như trên cơ sở mô phỏng và/hoặc hướng dẫn 
Xem xét DFM dựa trên quy tắc.
Các cân nhắc dựa trên quy tắc trong DFM đề cập đến các tiêu chí nhất định mà bộ phận phải đáp ứng để tránh thất bại trong quá trình sản xuất. Với kỹ thuật sản xuất từng lớp theo quy trình, không có bất kỳ ràng buộc nào về độ phức tạp tổng thể mà một phần có thể có. Nhưng một số quy tắc đã được phát triển thông qua kinh nghiệm của các nhà phát triển máy in / học viện phải được theo sau để đảm bảo rằng các tính năng cá nhân tạo nên một phần nằm trong một số giới hạn của tính khả thi.
Giới hạn máy in.
Ràng buộc/ hạn chế trong sản xuất bằng công nghệ SLA xuất phát từ độ chính xác của máy in, độ dày lớp, tốc độ hóa rắn, tốc độ in vv Các giới hạn máy in khác nhau sẽ được xem xét trong quá trình thiết kế như:
Cấu trúc đỡ.
Một điểm cần hỗ trợ nếu:
Trong khi in, các cấu trúc hỗ trợ hoạt động như một phần của thiết kế do đó, những hạn chế và lợi thế của chúng được lưu ý trong khi thiết kế. Những xem xét chủ yếu bao gồm:
Định hướng lắng đọng chi tiết.
Định hướng chi tiết là một quyết định rất quan trọng trong phân tích DFM cho quá trình SLA. Thời gian xây dựng, chất lượng bề mặt, khối lượng / số cấu trúc hỗ trợ, vv phụ thuộc vào điều này. Trong nhiều trường hợp, cũng có thể giải quyết các vấn đề về sản xuất chỉ bằng cách định hướng lại chi tiết. Ví dụ, một đối tượng hình học nhô ra với góc nông có thể được định hướng để đảm bảo góc dốc. Do đó, những cân nhắc chính bao gồm:
Xem xét DFM dựa trên kế hoạch.
Các cân nhắc dựa trên kế hoạch trong DFM đề cập đến các tiêu chí phát sinh do kế hoạch xử lý. Những điều này sẽ được đáp ứng để tránh thất bại trong quá trình sản xuất một phần có thể đáp ứng các tiêu chí dựa trên quy tắc nhưng có thể có một số khó khăn trong sản xuất do trình tự trong đó các tính năng được tạo ra.
Điều chỉnh hình học.
Chỉnh sửa hình học sẽ khắc phục sự khác biệt giữa vật liệu và phương pháp đã được mô tả ở trên. Liên quan đến cả vấn đề chức năng và khả năng chế tạo. Các vấn đề về chức năng được giải quyết thông qua việc 'điều chỉnh' các kích thước của bộ phận để bù lại sự bất thường về hành vi ứng suất và lệch hướng. Các vấn đề về sản xuất được giải quyết thông qua việc xác định khó khăn để sản xuất các thuộc tính hình học (một cách tiếp cận được sử dụng trong hầu hết các sổ tay DFM) hoặc thông qua các mô phỏng quy trình sản xuất. Đối với các bộ phận do RP sản xuất (như trong SLA), các công thức vấn đề được gọi là chỉnh sửa hình học (MPGT) / RP. Đầu tiên, nhà thiết kế chỉ định các thông tin như: mô hình CAD tham số của chi tiết; các ràng buộc và mục tiêu về đặc điểm chức năng, hình học, chi phí và thời gian; mô hình phân tích cho những ràng buộc và mục tiêu này; giá trị mục tiêu của mục tiêu; và ưu tiên của các mục tiêu. Vấn đề DFM sau đó được xây dựng khi người thiết kế điền vào mẫu MPGT với thông tin này và gửi đến nhà sản xuất, người điền vào thông tin 'liên quan đến sản xuất' còn lại. Với công thức hoàn thành, nhà sản xuất hiện có thể giải quyết vấn đề DFM, thực hiện GT của thiết kế một chi tiết. Do đó, MPGT là giao diện kỹ thuật số giữa nhà thiết kế và nhà sản xuất. Các chiến lược quy hoạch quy trình (PP) khác nhau đã được phát triển để điều chỉnh hình học trong quy trình SLA.
Khung DFM.
Các ràng buộc áp đặt bởi quá trình sản xuất được ánh xạ lên thiết kế. Điều này giúp xác định các vấn đề DFM trong khi khám phá các kế hoạch xử lý bằng cách hoạt động như một phương thức truy xuất. Các khung DFM khác nhau được phát triển trong nhiều tài liệu. Các khung công tác này có ích trong nhiều bước ra quyết định như: