当3D打印成为“可制造性话题”的双刃剑时

发布于2021年8月16日保罗Fearis
杜克classrrom
杜克大学生物医学工程硕士项目的学生们正在展示他们的设计立方体。

让我们从一个常见的对话开始,我和我的工程学生在杜克大学

“你打算怎么做?”
工科学生团队: 3D打印。
“我们需要谈谈……”

在我们当前的增材制造发展的时间点上,3D打印对年轻的工程师来说既是福也是祸;谢天谢地,Protolabs明白了这一点。

每年秋天,大约有40名刚从本科工程学位毕业的学生进入我的学校先进设计与制造该课程是杜克大学生物医学工程硕士项目医疗器械设计证书的一部分。这届新生总是很聪明,事实上令人瞠目,但大多数时候,新生有两个巨大的盲点——制造医疗设备在规模以及任何生产过程其他而不是3D打印。

首先,我向他们介绍了一个简单的问题:“根据医院数量、病例数量和市场渗透率,我们平均每年需要为美国市场生产多少款出色的新医疗产品?”答:这是一个很大的数字。然后,我们对这些数字进行分析,得出这样的结论:在不吃午饭的情况下,每小时生产75台设备;我现在引起了他们的注意;“没有午饭吗? ! ? ! ?”我们考虑了一会儿,决定在从达勒姆到亚特兰大的半路上需要一串3D打印机。我的观点已经明确了。

今天,3D打印并不是一个大批量的制造过程,当然也不是在医疗器械行业,IQOQPQ,一个质量管理部门,偶尔FDA走大厅。

现在我的学生们感到困惑,因为他们所做的一切都是在光滑的3D CAD软件包中进行设计,然后在令人兴奋的新平台上3D打印他们的设计。但我刚刚证明了3D打印是行不通的,至少在接下来的几年里是行不通的,除非这项技术再取得几次飞跃。

“听说过注射成型吗?”2022世界杯足球赛时间表
工科学生团队:“嗯……
“我们可能需要对这些产品进行塑形,以达到数量和质量。”
工科学生团队“太好了,我们把CAD文件发给注塑机吧。”2022世界杯足球赛时间表
:“我们需要再谈一谈……”

杜克大学工程教室

虽然我的大多数学生可以描述什么是注塑成型,他们不能告诉我怎么做2022世界杯足球赛时间表设计对它来说,或者更具体地说,如何设计一个组件,使制造它所需的成型工具不违反一些几何和物理定律(或者更糟的是,引起未来工具制造商的脾气暴躁)。

我每学期看到的问题是,当学生们在3D CAD的虚拟世界中设计,然后3D打印时,他们被误导成一种错误的感觉,认为任何事情都可以进行,“其他人”只会根据他们屏幕上的设计或FDM机器打印的东西制造零件。许多经验丰富的业内人士读到这篇文章时,可能正在窃笑。

在杜克大学,我们与Protolabs密切合作,正在努力解决这个问题。

我首先解释如何过程,如挤出,铸造和注射成型实际工作和模具(工具)如何形成最终组件。2022世界杯足球赛时间表在注射成型的情况下,我从一个蓝2022世界杯足球赛时间表莓松饼开始,进展到一个花盆,然后一个花盆有一个巨大的凹痕。

:“如果我把它弹出会怎么样?”
工科学生团队“呃,有东西要坏了。”
是的,在硬工具钢和塑料之间的战斗中,钢通常是赢家。
我再一次“那么,你的3d打印小玩意会不会从钢模具里出来呢?”
工科学生团队:“嗯,是的,没有。”

现在他们正在向前迈进。

在接下来的几周里,我们将探索牵伸角度、侧面动作、向上和向上、喷射器、喷嘴、热提示、加热和冷却、多次射击等方面的奇迹。Protolabs将其设计立方体,演示模具,材料样品,选择器和2022世界杯足球赛时间表注塑成型的假人每个学生手里都有书。Protolabs“明白了”。他们知道,批量生产的设计是一个连续的过程,在早期阶段的错觉只会促使产品开发过程中的重新设计(以及损失的时间和金钱)——“在设计时牢记目标流程,可以节省很多精力。”前首席执行官Vicki Holt和现任首席执行官Robert Bodor也认为,创新和设计的未来掌握在今天的学生手中,Protolabs帮助推动了这一点。

不久之后,我们注意到我是如何切换到我们的)学生正在使用3D打印来检查他们的设计,可视化他们的工具选项,评估配合,功能和关键公差,但以真实的结果结束生产就绪希望这样的设计至少能让一个不那么暴躁的工具制造者点头表示赞同,他现在想谈谈如何让它更好地用于生产。在大流行之前,Protolabs的工作人员甚至打开了北卡罗来纳州卡里(Cary)设施的大门,在那里我们的学生可以看到和触摸商业3D打印可以真正帮助设计过程,以及它不能做什么。我们期待着星期五下午的到来。

最后,我们给学生一个为期三周的项目,为市场设计一种新的医疗设备。

“你打算怎么做?”
工科学生团队:两种卡扣式注塑成型,共挤压可2022世界杯足球赛时间表用于thribblewidget。
“你准备好了。”

结束的场景。


保罗Fearis

Paul Fearis是杜克大学生物医学工程系的副教授。他与Eric Richardson教授一起,教授医疗器械设计课程给有行业背景的硕士和硕士学生。

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