Как в полной мере использовать САПР в процессе аддитивного производства

Основными этапами аддитивного производства являются проектирование и производственный процесс. Практически работа по проектированию выполняется в пакете автоматизированного проектирования (САПР), таком как SolidWorks (и другие), в то время как физическая фаза производства, т. е. 3D-печать, упрощается за счет экспорта файла САПР (например, SLDPRT) в STL, формат которые могут быть прочитаны 3D-принтерами с помощью средства просмотра 3D XML.

Однако на обоих этапах процесса аддитивного производства есть несколько основных этапов.

Как для инженерных групп, так и для производителей производительность будет зависеть от эффективности их инструментов проектирования, будь то качество их наборов САПР или их способность взаимодействовать со сторонами, использующими другие наборы САПР. Например, время, затрачиваемое на восстановление файлов и решение технических проблем, связанных с использованием определенных форматов файлов (например, STL), добавляется ко времени выхода на рынок.

В этой статье мы рассмотрим эти факторы жизненного цикла аддитивного производства и расскажем, как разработчики приложений и производители 3D-принтеров могут позиционировать свои продукты как решения.

Что такое САПР?

Будь то аддитивное производство или даже субтрактивное производство, процесс проектирования почти всех продуктов начинается в САПР. SolidWorks входит в число популярных на рынке наборов САПР, он используется для проектирования продукта — будь то набор отдельных деталей или как целая система — а также для тестирования и квалификации его проектных характеристик перед производством.

Что такое STL?

STL (сокращение от STereoLithography или Standard Tessellation Language) был запущен в 1987 году, чтобы стереолитографические 3D-принтеры могли читать файлы САПР. Как и IGES, STL в настоящее время широко используется в индустрии 3D-печати, особенно в качестве средства, позволяющего командам с различными пакетами САПР легко взаимодействовать друг с другом в рамках более широкого проекта по разработке продукта.

<час>

Понять, как правильно разрабатывать, развертывать и поддерживать приложения для индустрии 3D-печати <сильный>
[ Загрузите нашу БЕСПЛАТНУЮ электронную книгу ]

<час>

Понимание рабочего процесса проектирования

Дизайн

Рабочий процесс проектирования и разработки продукта начинается в пакете САПР. Сегодня пользователи САПР могут использовать множество инструментов для проектирования объектов не только в 3D, но и с возможностью включения большого количества деталей, таких как цвет, текстура и другие элементы дизайна.

На самом деле, SolidWorks также предлагает специализированные инструменты для включения листового металла, пресс-форм, сварных деталей и поверхностей в их основную работу по проектированию. Другими словами, файл проекта САПР может эффективно отражать предполагаемый реальный продукт с полной точностью.

SolidWorks также позволяет инженерам по-разному подходить к проектированию. Например, инженер, проектирующий с учетом технологичности, может проектировать, хранить и извлекать отдельные детали в виде файлов SLDPRT и объединять эти файлы SLDPRT в один файл SLDASM (см. эту статью, чтобы понять различия между файлами SLDPRT и SLDASM).

Анализ

Возможность создавать файлы САПР с предполагаемым реальным дизайном, таким как эстетика, геометрия поверхности, механика, цвета и материалы, также открывает перед проектными группами двери для виртуального тестирования и проверки жизнеспособности проекта (т. е. до физического прототипирования).

Разумеется, качество анализа, включающего моделирование и визуализацию, зависит от возможностей, предлагаемых пакетом САПР (SolidWorks включает эти функции). Однако моделирование позволяет разработчикам сократить свои потребности в прототипировании и затраты на физическое тестирование, выявляя и исправляя проблемы проектирования на этапе основного проектирования.

Например, инструменты анализа SolidWorks, в которых используется метод анализа методом конечных элементов (FEA), включают в себя статическое линейное, основанное на времени моделирование движения и многоцикловой усталости на стандартном уровне. На более высоких уровнях инженеры могут определять долговечность своих конструкций, топологию, собственные частоты и проводить ряд нелинейных статических и нелинейных динамических испытаний.

Подготовка

При использовании современных наборов САПР этап физического прототипирования и тестирования должен быть короче с точки зрения потребления времени и финансовых ресурсов. Однако дизайнеры обычно должны экспортировать исходный файл САПР в STL, чтобы 3D-принтеры правильно интерпретировали исходный файл проекта.

Преобразование в STL имеет свои преимущества и ограничения. С одной стороны, это, безусловно, позволяет изготовить исходный файл проекта, созданный в САПР, с помощью 3D-печати. Однако STL не будет считывать цвета, текстуры и другие элементы вашего оригинального дизайна (включая метаданные).

Кроме того, изменения, внесенные в файл STL, не будут автоматически отражены в исходном файле проекта в САПР; скорее, этот процесс является одним из способов внесения изменений в САПР, чтобы они отражали файл STL. Это снижает эффективность процесса прототипирования (что делает работу по моделированию и визуализации в САПР еще более важной).

Наконец, уточнение, выполненное с файлами STL, должно выполняться с осторожностью. Хотя вы можете закодировать файл STL в ASCII и работать над увеличением количества треугольников, чтобы уменьшить грубость, вы рискуете резко увеличить размер вашего файла STL, так что он будет слишком большим для 3D-принтеров.

Печать

Сегодня широкое распространение и техническая зрелость STL делают ее необходимой для 3D-печати.

Чтобы заменить STL, консорциум 3MF (членом-основателем которого является Dassault Systèmes, материнская компания Spatial) работает над внедрением 3MF в отрасли аддитивного производства.

Новый формат использует ASCII в XML, чтобы позволить 3D-принтерам считывать файлы дизайна САПР с полной точностью, то есть с цветами, текстурами и другими элементами дизайна, задуманными первоначальным дизайнером. Он также должен быть расширяемым и адаптируемым к новым технологиям 3D-печати.

Однако 3MF является долгосрочным фактором. На сегодняшний день STL по-прежнему является доминирующим форматом файлов, используемым в индустрии аддитивного производства. Те, кто разрабатывает приложения и оборудование для тех, кто занимается 3D-печатью, должны приспособиться к работе с STL.

Зачем использовать 3D InterOp

Поскольку STL является важным элементом для объединения этапов проектирования и производства в 3D-печати, крайне важно, чтобы конечные пользователи могли минимизировать время, затрачиваемое на восстановление файлов (т. е. от CAD к STL), будь то из SolidWorks или других пакетов CAD. На самом деле функциональная совместимость важна, поскольку SolidWorks используется не в каждом рабочем процессе проектирования.

Комплект для разработки программного обеспечения Spatial 3D InterOp (SDK) позволяет разработчикам приложений интегрировать интероперабельность в свои предложения для компаний, занимающихся аддитивным производством. Будь то 3D-принтеры или приложения, предназначенные для просмотра различных форматов файлов САПР, 3D InterOp позволяет вам быстро оснастить свои предложения базовыми требованиями индустрии аддитивного производства.

Вам нужны эти возможности, и хотя их добавление возможно, это просто увеличит время выхода на рынок и затраты. Свяжитесь со Spatial сегодня, чтобы быстро интегрировать эти стандартные функции и сосредоточить свои ограниченные бизнес-ресурсы на дифференциации и ускорении выхода на рынок.