3D софтвер за печатење Вистинско дигитално производство - AMFG
Инженеринг за производство на додатоци
Способностите на софтверот за 3Д печатење се зголемуваат бидејќи индустријата продолжува да созрева.
Во минатото, сегментот на софтвер за 3D печатење имаше тенденција да заостанува зад сегментот на хардвер и материјали. Сепак, возбудливиот развој на настаните во последниве години покажува дека овој сегмент достигнува брзо и дека им овозможува на компаниите побрзо да создаваат сложени дизајни, да ја зголемат стапката на успех во печатењето, да обезбедат квалитет на делови и да управуваат со работните текови поефикасно.
Бидејќи софтверот е клучот за профитабилно производство при 3Д печатење, да ги разгледаме случувањата што го овозможуваат тоа.
Погледнете ги другите статии од оваа серија:
Конструкција и CAD софтвер: Создавање алатки специфични за AM
До неодамна, софтверот за поддршка на компјутерски дизајн (CAD) не беше оптимизиран за потребите за дизајн на 3Д печатење.
Производството на додатоци (АД) нуди предности на поголема сложеност во дизајнот. Сепак, овие придобивки бараат различен пристап кон дизајнот, честопати нарекуван Дизајн за AM (DfAM).
Дизајнот за АМ претставува уникатни предизвици и можности што не се наоѓаат во традиционалните методи на дизајнирање. Тоа вклучува создавање на нови практики за дизајн насочени кон намалување на материјалот и истражување на комплексни карактеристики на дизајнот.
Полека, но сигурно, овие алатки сега се појавуваат на пазарот. Најголемиот поттик дојде од големите софтверски компании како Autodesk, Altair, Dassault Systems и PTC, кои развија функции за дизајн на AM како дел од нивните CAD решенија.
На пример, како дел од голема инвестиција во технологијата АМ, Аутодеск ја поддржува подготовката на дизајнот за 3Д печатење преку својот пакет Netfabb.
Со Netfabb, инженерите можат да увезуваат, анализираат и поправаат модели од различни формати на CAD и да ги идентификуваат областите на кои им е потребна помош. Netfabb исто така може да се користи за полуавтоматско генерирање на структури за поддршка и модифицирање на моделите така што тие се оптимизирани за производство.
DfAM исто така беше признат како следната граница за платформата КТО на PTC за Creo. Во новата верзија, Creo 6.0 има вградена поддршка за специфичното геометриско моделирање потребно за создавање на лесни функции за дизајн, вклучувајќи стохастичка пена, конформални мрежи, управувани од формули и прилагодени мрежи.
Покрај тоа, Creo 6.0 може да ги анализира и оптимизира структурите за порамнување и поддршка на 3Д печатење. Според компанијата, ова заштедува многу време и во создавањето и во уредувањето по печатење.
Напреден софтвер за дизајн
Неколку компании развиваат CAD решенија специјално за напредно инженерство. Еден пример е nTopology, која неодамна ја објави nTop платформата, која беше дизајнирана да ги реши инженерските проблеми каде што геометријата е тесно грло.
NTop е компјутерско решение кое ги интегрира CAD, симулациските и CAM (Computer Aided Manufacturing) функциите за поддршка на развојни тимови во создавање сложени и оптимизирани геометрии.
На пример, инженерите можат да користат nTop за да ја намалат тежината и да ги зголемат перформансите на деловите. Може да примените повеќекратни услови на вчитување и да ги оптимизирате за различни критериуми за изведба, вклучувајќи стрес, поместување, вкочанетост и тежина - процес познат како оптимизација на топологија.
Интересно е и тоа што софтверот е во можност да раздели делови со цел да се избегнат STL-датотеки склони кон грешки и да се извезуваат податоците за производство директно на машини.
Хексагон е друга компанија што го турка пликот за софтвер за 3D-печатење. На почетокот на оваа година беше купен AMendate, германски снабдувач на софтвер за оптимизација на топологија за АМ. AMendate сега е додадена на гранката софтвер MSC на Hexagon, што доведува до воведување на софтверот MSC Apex Generative Design.
Новото решение за оптимизација на дизајнот го подобрува квалитетот со автоматизирање на процесите на дизајнирање во комбинација со вграденото знаење за производство.
Софтверот е дизајниран да создаде дизајн на дел што е подготвен за употреба за неколку часа - мал дел од времето што е нормално потребно. Ова ја подобрува продуктивноста до 80 проценти во споредба со алтернативните решенија за оптимизација на топологијата.
„Во моментов има голем број софтверски решенија за генерација на дизајн, но нивните можности се ограничени. На пример, тие одземаат многу време. Тие исто така немаат целосна автоматизација, а дизајните што можат да се креираат не се доволно сложени за вистински деловни предизвици “, рече Томас Реихер, ко-основач на AMendate и сега директор на генеративен дизајн во MSC.
Напредните алатки за дизајн изградени со AM процеси во предвид се клучни за надминување на овие предизвици и овозможување поширок спектар на иновативни апликации за 3Д печатење.
Презентирани STL алтернативи
Обично, за да се печати 3D дизајниран модел, инженерите треба да ја конвертираат оригиналната CAD-датотека во STL.
STL во моментов е најпопуларниот формат на датотека за 3Д печатење, кој опишува тродимензионален објект како серија поврзани триаголници (полигони). И покрај својата популарност, форматот на датотеката има многу ограничувања кои стануваат уште поочигледни кога сложените делови за производство треба да се дизајнираат со употреба на 3Д печатење.
На пример, STL не може да ги чита боите, текстурите и другите информации за дизајнот на вашиот оригинален дизајн.
Покрај тоа, направените измени во датотеката STL не се рефлектираат автоматски во оригиналната датотека за дизајн во CAD, што го прави процесот на дизајнирање понеефикасен.
Кога моделирате сложени геометрии или го зголемувате бројот на триаголници за да ја подобрите резолуцијата, постои ризик STL-датотеката да порасне толку голема што 3Д-печатачите повеќе да не можат да ја читаат.
За да се решат овие предизвици, индустријата работи на создавање алтернативни формати на датотеки. Најмногу ветува досега е 3МФ, што го разви конзорциумот 3МФ.
Со 3MF, 3Д принтерите можат да читаат CAD-датотеки за дизајн со бои, текстури и други податоци за дизајнот наменети од оригиналниот дизајнер со целосна верност. Исто така, треба да биде проширлив и прилагодлив за новите технологии за 3Д печатење.
Симулациски софтвер: предвидување на грешки за подобрување на повторливоста
Симулациониот софтвер продолжува да биде главен фокус во развојот на софтвер за 3D печатење. Главната причина за ова е да се зачува потенцијалот за намалување или дури и елиминирање на тековните извори на грешка со цел да се постигнат репродуктивни резултати во 3Д печатење.
Симулацијата обично се користи во фазата на дизајнирање за дигитално репродукција на однесувањето на материјалот за време на процесот на печатење. Ова значи дека резултатите од симулацијата можат да обезбедат информации за тоа како може да се оптимизира дизајнот со цел да се избегнат грешките во градење.
Денес мнозинството решенија за симулација се насочени кон 3Д метално печатење. Ова е затоа што технологијата претставува голем број сложени инженерски предизвици. Постојат многу варијабли што можат да влијаат на насобраната структура за време на процесот на печатење, како што се патеката и интензитетот на ласерот и дизајнот на потпорните структури.
Симулацијата помага да се анализираат сложените појави што се јавуваат при процесот на метално 3Д печатење и користи податоци за симулација за да се испланира изградбата со цел да се изберат најуспешните стратегии за усогласување на делови и поддршка.
Во 2019 година имаше многу решенија за симулација АМ на пазарот, од поголеми компании како што се ANSYS и Siemens до помали софтверски компании кои нудат само решенија специфични за AM, како што се Additive Works.
Компанијата за инженерски софтвер ANSYS е еден пример. Од почетокот на 2019 година, компанијата објави три големи ажурирања кои вклучуваат многу нови функции.
Едно ажурирање што се издвојува е ANSYS адитив. Оваа алатка е дел од софтверските пакети ANSYS Additive Suite и ANSYS Additive Print.
Неговите карактеристики вклучуваат можност за создавање топлински мапи кои им овозможуваат на инженерите да предвидат како ориентациите за градење АМ ќе влијаат на структурите за поддршка, времето на градење, изобличувањата и вкупната изведба на печатењето.
Во најновата верзија на R3, ANSYS Additive Prep исто така е подобрен со нов процесор за градење што им овозможува на корисниците да извезуваат датотека за градење директно во AM машина, со што се елиминира потребата да се користи STL-датотека. Инструмент за предвидување на ефектите од термичката обработка е исто така на повидок за 2020 година.
Во поново време, Алтаир исто така лансираше ново решение за производство на симулации за AM наречено Inspire Print3D.
Софтверот е специјално насочен кон селективно топење на ласер (SLM) и е наменет да обезбеди брз и точен комплет алатки за дизајнирање и симулирање на производствениот процес.
Клучните софтверски карактеристики вклучуваат создавање структури за поддршка во истата околина како и дизајнираниот дел, напредна термомеханичка симулација за намалување на пост-обработката и избегнување на скапи грешки, откривање на големи деформации, прекумерно загревање и раслојување и можност за потврдување на датотеки и подготвен за 3Д печатење.
Во просторот за 3Д-печатење на полимери, е-Xstream, кој беше купен од MSC Software Corporation во 2013 година, е една од ретките компании специјализирана за полимерни и композитни технологии АМ.
Компанијата има развиено софтверско решение Digimat AM за симулирање на процесите FDM и SLS. Програмата помага да се предвидат проблемите со печатењето, како што е „warpage“ и да се компензира изобличувањето. Покрај тоа, најновата верзија на Digimat 2019.0, исто така, нуди симулација на материјали засилени со влакна за материјали за системи на материјали од DSM, Solvay Specialty Polymers и Stratasys Inc.
Како долгорочна цел, е-Xstream ќе ја искористи својата експертиза во моделирање на материјали за решавање на печатење со повеќе материјали.
Способноста за правилно 3Д печатење на деловите за прв пат е еден од клучните фактори во зголемувањето на усвојувањето на технологијата. Во иднина, најверојатно ќе откриеме дека софтверот за симулација е комбиниран со нови функции за следење на процесите. Ова им овозможува на инженерите да ги потврдат очекуваните симулирани резултати со податоци за градење во реално време и на крајот да постигнат повисоки стапки на успех во печатењето.
Производство на системи за извршување: Овозможете контрола на протокот на работа и следливост
Во последниве години, 3Д-печатењето започна да се движи од процес на прототипирање и производство на мали серии во големо производство. Овој потег ја истакна потребата за софтвер што компаниите можат да го користат за да се справат со зголемувањето на обемот на производство и поефикасно да ги скалираат своите операции со АМ.
Ова доведе до развој на софтвер за системот за извршување на производството (МЕД), кој е специјално дизајниран да ги задоволи потребите на индустријата АМ.
Софтверот МЕД помага да се поврзат точките во работниот тек на АМ, било да е тоа управување со барања, планирање на производство или планирање по обработка. Општата цел на МОН е да обезбеди контрола потребна за успешно производство на AM, да го зголеми користењето на машината, да воведе поголема автоматизација и да ја подобри следливоста.
Важен тренд за раст на софтверскиот сегмент МЕД е потребата за платформа од крај до крај, што е доволно флексибилна за да биде прилагодена на индивидуалните барања на одделенијата за АМ. Многу малку компании во моментов нудат такво решение.
Вовед во машинска поврзаност
Вмрежувањето на машините и податоците на машините, исто така, стануваат сè поважни бидејќи компаниите сè повеќе ги дигитализираат своите процеси. Софтверот МЕД ќе има поголема улога во ова бидејќи различните 3Д принтери можат да се поврзат на една платформа.
На пример, AMFG неодамна објави поврзаност со EOS 3D печатари. Ова значи дека клиентите на EOS машините можат да управуваат со своите цели AM операции со МОН на AMFG и истовремено да воспостават директна врска со нивните машини преку софтверската платформа.
Поврзувањето на машините на една платформа овозможува непречен проток на податоци што обезбедува следливост и приспособливост потребни за зајакнување на АМ за индустријализација.
Софтверот МЕД, исто така, постепено ги интегрира функциите на другиот софтвер. На пример, некои решенија обезбедуваат можност за поправка на STL-датотеки и подготвување модели за печатење.
Друг пример е интеграција на функциите за управување со ОК. На пример, нашата платформа MES им овозможува на корисниците да увезуваат документација, било да е тоа извештаи, табели со податоци или 3Д-слики и да ги споредуваат со физички 3Д печатен дел за да се осигурат дека се исполнети барањата за ОК.
Исто како и софтверот за дизајн, платформите на МЕД се исто така погодни за комбинација со решенија за вештачка интелигенција (АИ).
Работните процеси за 3Д печатење се многу интензивни за податоци, што значи дека има многу информации за статусот на нарачката, податоците за машината и материјалот што не само што можат да се следат и собираат, туку и да се анализираат и обработуваат (и треба).
Со интегрирање на алгоритми на АИ, софтверот може да ги анализира собраните податоци и да дава предлози за подобрување на производните процеси. На крајот на краиштата, тој обезбедува подобар преглед за тоа каде се клучните тесни грла и како процесот може да се оптимизира за да се постигне поголема продуктивност.
Софтвер за обезбедување квалитет
Бројни компании работат на сертифицирање на 3Д печатени делови за да можат да се користат во производството. Во моментов, двата најчести начини за сертифицирање на дел што ги исполнува условите за ОК се деструктивно тестирање и КТ скенирање, и двете се скапи, одземаат многу време, расипнички и не секогаш точни.
Поефикасниот начин за поддршка на процесот на ОК е преку во тек набудување. Како по правило, следењето во процес се состои од комбинација на сензори и камери во 3Д печатач, со софтвер што може да ги анализира податоците снимени од сензорите и да ги обезбеди на значаен начин.
Една компанија што нуди ваква комбинација е лабораторијата Сигма. Софтверскиот пакет PrintRite3D® ги содржи модулите INSPECT, CONTOUR и ANALYTICS. На пример, модулот INSPECT може да го измери базенот за топење (базенот од растопена метална течност што се создава додека ласерот го загрева правот) со цел да открие и предвиди аномалии
Софтверот „Сигма лабс“, PrintRite3D е едно од ретките решенија на трети страни. Во повеќето случаи, производителите на метални 3Д печатачи развиваат софтвер за квалитет во Домо. Сепак, бројот на машини интегрирани во софтверот за квалитет е сè уште разочарувачки мал.
На пример, постојат 3D принтери EOS со алатката EOSTATE MeltPool и 3D печатачи на VELO3D Sapphire, кои неодамна беа интегрирани во новиот софтвер Assure.
Обезбедувањето на квалитетот стана нов гласен збор во светот на АМ бидејќи компаниите сакаат да ја забрзаат валидацијата на дел и на крајот да ги намалат отстапувањата во процесот на печатење. Тоа значи дека ќе се појават повеќе софтверски решенија за QA - и овој тренд веќе полека се оформува.
AM софтвер во центарот на вниманието: сегмент што брзо зрее
Во минатото, развојот на софтвер за АМ беше многу побавен во споредба со хардверот. Имаше и многу помал број на софтверски компании АМ, што имаше влијание врз нивото на иновативност во овој сегмент.
Сепак, ова драматично се промени во последниве години, бидејќи индустријата созрева и се појавуваат понапредни решенија на пазарот. Од CAD до симулација до работни решенија, софтверот е развиен за да го донесе АМ побрзо и полесно во производство.
Во иднина, темпото на овој напредок веројатно ќе се забрза и ќе го направи АМ вистинско решение за дигитално производство.