Высококачественные детали пользуются спросом Первоклассные CAD/CAM

Вечный вопрос при производстве с использованием программного обеспечения CAD/CAM заключается в том, как помочь строителям делать свои детали быстрее, дешевле и лучше — постоянно. С последними выпусками программного обеспечения CAD/CAM разработчики продолжают улучшать свои предложения, добавляя новые возможности, включая возможности генеративного проектирования, большую автоматизацию часто используемых производственных процессов, а также дополнительные инструменты для развивающейся области аддитивного производства.

Кроме того, моделирование стало гораздо более важным, поскольку для очень сложных многоосевых механизмов требуется точный расчет элементов станка, чтобы избежать катастрофических столкновений во время процессов обработки, поэтому очень желательно, чтобы CAD / CAM предлагал встроенные возможности визуализации.

Среди этих последних тенденций генеративный дизайн и аддитивное производство быстро выходят на первый план. «Мы по-прежнему видим все больше приложений для аддитивного производства, новых возможностей обработки материалов и повышения производительности и производительности машин», — отметил Пол Браун, старший директор по маркетингу отдела разработки продуктов NX компании Siemens Digital Industries Software в Плано, штат Техас. «Это, в свою очередь, повышает требования к технологиям САПР, позволяя инженерам исследовать новые конструкции и использовать возможности и гибкость, которые обеспечивают новые методы производства».

Компании по-прежнему стремятся оптимизировать свой дизайн в рамках производственных циклов. По словам Брауна, существует постоянный интерес к таким областям, как проектирование с точки зрения технологичности (DFM), проверка для повышения уверенности в способности создавать и создавать то, что спроектировано.

Генеративный подход

Генеративный дизайн помог производителям ускорить и усовершенствовать процесс проектирования. Это означает более эффективное проектирование деталей и разработку более простых в изготовлении деталей.

«Поскольку производители как никогда вынуждены выпускать более качественную продукцию быстрее и с меньшими затратами, необходимость объединения и автоматизации процессов проектирования и производства для сокращения количества итераций, ошибок и времени доставки становится критически важной», — отметил Санджай Такоре, менеджер по бизнес-стратегии, Стратегия выхода на рынок Fusion 360 для Autodesk Inc., разработчика программного обеспечения CAD/CAM из Сан-Рафаэля, Калифорния.

«Сочетание отраслевой конвергенции и новых производственных технологий создает новые возможности для автоматизации», — сказал Такоре в интервью, опубликованном в сентябрьском номере журнала Manufacturing Engineering. «Сложные проектные и инженерные задачи можно решить за небольшую часть стоимости [традиционных процессов проектирования] с помощью технологии генеративного проектирования, представленной в Autodesk Fusion 360».

Генеративный дизайн — это исследовательский инструмент, который одновременно создает несколько готовых к САПР решений на основе реальных производственных ограничений, требований к производительности продукта и требований к стоимости. «Инженеры могут исследовать пространство для проектирования, рассматривая различные материалы и методы производства, и выбирать вариант, который наилучшим образом сочетает в себе требования к производительности и стоимости», — сказал он.

Некоторые компании начинают использовать генеративные подходы к решению задач проектирования, отмечает Браун из Siemens. «Это дает им больше возможностей исследовать альтернативные формы и материалы для решения проблемы». Проблема заключается в том, как интегрировать его в традиционный процесс. «Благодаря конвергентному моделированию у нас есть технология, которая позволяет людям использовать генеративные проекты, полученные в результате моделирования и оптимизации, в качестве базовой геометрии моделирования, сочетая это с традиционными методами моделирования и производства», — сказал Браун.

Этому также способствует использование аддитивного производства, которое позволяет создавать формы и подходы, которые невозможно создать с использованием традиционных производственных технологий, таких как решетчатые структуры. Они значительно снижают вес компонентов, но сохраняют механические свойства жесткости и другие факторы.

«Наличие встроенных возможностей программирования ЧПУ имеет решающее значение для производства готовых деталей, что позволяет индустриализировать аддитивное производство», — сказал Браун. «Использование этих типов интегрированных технологий постепенно расширяется от первоначального прототипа до массового производства — именно на этом сосредоточена компания Siemens». Он сказал, что компания рассматривает возможность использования AM в промышленных масштабах, от 1 до 1000 рабочих мест.

Методы генеративного проектирования позволяют создавать очень органичные формы, отмечает Алан Левин, управляющий директор Open Mind Technologies USA Inc., Нидхэм, Массачусетс, разработчик программного обеспечения hyperMILL CAD/CAM. «Эти формы могут быть изготовлены с использованием традиционных методов фрезерования или аддитивных технологий», — сказал он. «При использовании аддитивной технологии фрезерование обычно используется как вторичный процесс для достижения желаемого качества обработки поверхности».

По словам Левайна, превосходное качество поверхности обрабатываемой детали требует точных настроек в системе CAM, высококачественных оправок и точных станков. «Большинство CAM-систем обычно используют аппроксимированную сетку поверх топологии поверхности модели. Преимущество этого метода заключается в единообразии процесса расчета независимо от того, как CAD-система или трансляторы CAD определяют объекты поверхности», — сказал Левин. Open Mind недавно добавила высокоточную модель для обработки непосредственно поверхности детали, что улучшило качество поверхности.

Быстрый рост Additive

Левин добавил, что новые методы работы с аддитивными приложениями быстро развиваются, особенно в CAM-системах для осаждения направленной энергии (порошком или проволокой). «Некоторые поставщики CAM использовали этот рыночный потенциал с новой аддитивной стратегией или модифицированными методами, которые применялись в системах с порошковым слоем», — сказал Левин. «При использовании последнего стратегии траектории каким-то образом ограничиваются. Компания Open Mind разработала процесс аддитивного программирования, который позволяет адаптировать почти все траектории фрезерования для аддитивной обработки и включает в себя дополнительные технологии, необходимые для этого рынка. Это дает пользователям свободу создавать процесс программирования, в том числе для стратегий 2D- и 3D-траекторий, а также, при необходимости, управление по пяти осям».

Аддитивное производство и гибридное производство (аддитивное и субтрактивное на одной машине) становятся все более популярными. Почему? Большинство аддитивных процессов для металла не оставляют подходящей поверхности. Гибридные решения позволяют выполнять фрезерование на том же станке и на той же установке, на которой производились порции с добавками.

«Эти машины интересны конечным пользователям. Open Mind активно участвует в процессах аддитивного производства, основанных на разработках в области направленного осаждения энергии», — сказал Левин. Он добавил, что использование включает демонстрации с партнерами по станкам, университетские и исследовательские мероприятия, а также некоторых промышленных конечных пользователей, которые работают с аддитивной и гибридной обработкой металлов.

«Тенденция аддитивного производства ведет нас к гибридным CAM-системам», — сказал Чак Мэтьюз, исполнительный вице-президент DP Technology Corp., Камарильо, Калифорния, разработчик программного обеспечения ESPRIT CAM. «Например, добавка ESPRIT Additive for Direct Energy Deposition доступна в рамках полнофункциональной системы ESPRIT CAM, предлагая программирование, оптимизацию и моделирование для аддитивных и субтрактивных процессов в одном интегрированном решении».

Мэтьюз сказал, что приложение Additive от ESPRIT обеспечивает программирование для многозадачных, многофункциональных, многоканальных, токарно-фрезерных, аддитивных и вычитающих станков. Аддитивные и вычитательные процессы программируются, оптимизируются и моделируются вместе в одном интерфейсе.

Аддитивные методы находят свое применение почти во всех продуктах CAD/CAM, поскольку аддитивное производство дает пользователям свободу проектирования, которую нельзя найти в традиционных методах вычитания.

«Эти новые технологии открыли передовые способы создания деталей, которые раньше были невозможны», — сказал Бен Мунд, старший рыночный аналитик CNC Software Inc., разработчик программного обеспечения Mastercam из Толланда, штат Коннектикут. «Сочетая высокоточные поверхности, полученные с помощью субтрактивного производства, с аддитивными технологиями, вы получаете лучшее от обоих процессов», — сказал Мунд.

Программное обеспечение CAD/CAM должно позволять инженеру управлять аддитивным процессом так же, как и субтрактивным, с помощью аналогичных инструментов. Мунд сказал, что ему нужны такие функции, как вспомогательный материал, градуированное определение материала, а также такие методы, как трехмерное вложение и оптимизированная ориентация деталей, что позволяет пользователю программного обеспечения контролировать все аспекты производственного процесса.

«Аддитивное производство является частью нашего наследия в 3D Systems, и мы видим много параллельных и интегрированных аддитивных и субтрактивных производств в отрасли», — отметил Даниэль Ременак, менеджер по продукту GibbsCAM для аддитивного машиностроения 3D. Systems Inc., Rock Hill, S.C. «По мере того, как эти рабочие процессы становятся все более распространенными, это влияет на ожидания клиентов в отношении программного обеспечения, которое должно помочь программистам эффективно подключать эти технологии. Наш продукт 3DXpert предназначен в первую очередь для аддитивных рабочих процессов, используя наш корпоративный опыт САПР для поддержки и создания решеток, а также наш опыт субтрактивной обработки для усовершенствованного механизма нарезки и постпечатной обработки».

Ременак сказал, что команда GibbsCAM работает с поставщиками станков с ЧПУ и исследователями в области разработки специальных методов программирования гибридных машин для вычитания и напыления в течение последних нескольких лет.

Стратегии быстрого производства

«Хлеб с маслом» механической обработки может заключаться в автоматизации часто используемых функций для пользователей в цехах, которым нужны быстрые и точные результаты для изготовления своих деталей с высоким качеством, часто в больших объемах и всегда вовремя. Ключом к достижению этих целей являются симуляции в САПР, которые заставляют магазины гудеть, гарантируя, что программы обработки деталей работают правильно, без дорогостоящих столкновений, и несколько более приземленная сфера инструментов САПР, которые называются «CAD для CAM» и дают пользователям гайки и - параметры болтов, необходимые для быстрого изготовления их частей.

«Основной акцент каждой из наших функций и усовершенствований CAD основан на идее «CAD для CAM», что означает подготовку детали к производству», — сказал Мунд из CNC Software. «Это наша цель номер один. Независимо от того, создает ли пользователь сложную деталь с нуля в Mastercam или ему необходимо проанализировать и исправить проблемные области детали, созданной в другой CAD-системе, наш набор инструментов для создания каркасов, поверхностей и твердых тел поможет подготовить все к обработке. без промедления».

Мунд сказал, что на проектирование CAD/CAM влияет несколько факторов, но большинство из них связано с инновациями, снижением затрат, ускорением выхода на рынок и повышением эффективности. «Мы постоянно прислушиваемся к потребностям наших клиентов в отношении деталей, с которыми они работают, и проблем, с которыми они могут столкнуться, для разработки новых инструментов, позволяющих расширить возможности набора инструментов Mastercam CAD», — сказал Мунд. «Чем быстрее пользователь сможет создать новую деталь или внести изменения в импортированную для поддержки производственного процесса, тем быстрее ее можно будет запрограммировать и использовать на станке для резки.

Он добавил, что ключевым моментом является ускорение выхода на рынок. «Многие корректировки могут быть сделаны внутри Mastercam с помощью наших инструментов САПР, что экономит время и средства, связанные с отправкой их обратно в исходную систему САПР. В этом случае мы позволяем CAM-программистам вносить изменения, которые поддерживают процесс обработки, будь то проектирование приспособления, создание временной геометрии в процессе или устранение проблем в исходном файле CAD.

«Эффективность означает использование всех наших инструментов для подготовки детали к станку — каркаса, поверхностей и твердых тел, работающих вместе для одной цели», — продолжил Мунд. Наконец, связь имеет значение. «В мире САПР это может означать чтение по частям от каждого разработчика моделей САПР, поддерживающего стандартные отраслевые форматы, такие как IGES и STEP, а также распространенные проприетарные форматы, такие как SAT, DXF, DWG, X_T и т. д.»,

Он также считает, что это означает, что модель CAD в файле детали Mastercam связана с информацией CAM; измените модель и траектории инструмента, и их можно легко обновить без необходимости начинать с нуля.

Другие поставщики используют аналогичные подходы к CAD, ориентированные на традиционных пользователей CAM. «Open Mind разработала основу HyperCAD-S (в рамках hyperMILL) как модуль CAD-for-CAM. Популярные CAD-системы не всегда обеспечивают лучший пользовательский интерфейс для пользователей CAM», — сказал Левин. «Главное внимание в hyperCAD-S уделяется упрощению функций, необходимых для работы CAM-системы. Некоторыми примерами являются выбор границ, расширение граней и выбор фильтров, таких как копланарность и коаксиальность, а также другие функции для исправления и повторной подгонки поверхностей при необходимости».

Затем компания Open Mind пошла еще дальше, предложив предопределенные последовательности утилит CAD для пользователей CAM и в рамках стратегий CAM без необходимости выбора базовых элементов, добавил он.

«Например, в производстве пресс-форм острые кромки имеют решающее значение для сопряжения геометрии сердечника и полости, чтобы избежать облоя в процессе формования», — заявил Левин. «Чтобы получить чистую кромку и избежать скатывания резака по кромке, целесообразно расширить эти поверхности и правильно направлять фрезу на деталь и с нее».

Модуль чистовой обработки формы Z-уровня hyperMILL включает в себя автоматическое расширение касательной, чтобы упростить этот процесс для пользователя. Результатом являются обработанные поверхности и кромки без обременительного выбора и дополнительных шагов в процессе программирования CAM.

Для сложной многоосевой обработки моделирование является обязательным, и моделирование в САПР стало популярным по сравнению с некоторыми более дорогими моделями сторонних производителей, представленными на рынке. «Мы по-прежнему наблюдаем сильную тенденцию к созданию сложных многозадачных машин, а также к более широкому использованию и доверию к машинному моделированию», — сказал Ременак из GibbsCAM. «Мастерские сосредоточены на приобретении программного обеспечения, которое может обеспечить наилучшую эффективность программирования, высочайшую производительность на станке и самые мощные инструменты проверки с проверенными и надежными постпроцессорами».

Постобработка обходных путей

Без качественной постобработки или полноценных CAD/CAM-систем, совместимых с другими программными решениями для производства, пользователи могут столкнуться с непредвиденными обходными путями. «Что делает CAM-систему «хорошей», по нашему мнению, зависит от качества ее постпроцессора и технической поддержки поставщика», — сказал Мэтьюз из DP Technology. «Когда на вопросы по программированию отвечают быстро и точно, а система производит хороший код, программирование упрощается, а загрузка машины увеличивается, а время настройки и время цикла сокращаются».

DP Technology стремится обеспечить наилучшую доступную постобработку и техническую поддержку, утверждает он, добавляя, что «стратегия ESPRIT заключается в тесном сотрудничестве с производителями станков и создании цифрового двойника каждого ЧПУ, который включает в себя разработанные на заводе постпроцессоры, предназначенные для вывода данных. машинно-оптимизированный G-код без редактирования», — сказал Мэтьюз. DP Technology поддерживает ESPRIT, предоставляя своим клиентам в Северной Америке обучение непосредственно на заводе и техническую поддержку с помощью специальной группы инженеров по применению ESPRIT.

Покупки в одном месте

Полные пакеты могут привлечь пользователей, которые ищут комплексные решения CAD/CAM, сочетающие CAD/CAM с проверкой и метрологией или с решениями PLM, ERP и MES.

«Одной из последних тенденций, которую мы слышим от наших клиентов и новых потенциальных клиентов, является их потребность в том, чтобы мы предоставляли комплексные производственные решения, а не просто программное обеспечение CAD/CAM», — сказал Ник Сперретт, региональный директор по Северной и Южной Америке, производственное программное обеспечение, Hexagon Manufacturing Intelligence. , Северный Кингстаун, Род-Айленд. «Их запросы представляют собой все, от решения MES до решений, которые помогут им пройти весь путь до полной проверки станка. С добавлением NCSIMUL и WORKPLAN Hexagon Production Software настраивает наш бизнес, чтобы реагировать на эти последние тенденции».

Компания Hexagon Manufacturing Intelligence недавно продемонстрировала демонстрацию своих решений для цифрового производства, которые составляют портфолио программного обеспечения для производства, которое состоит из нескольких наименований CAD/CAM компании Vero Software, которая была приобретена Hexagon пару лет назад, а также NCSIMUL, высококачественного пакет моделирования и проверки, а также традиционные решения Hexagon для проверки.

«Мы продолжаем развивать все наши производственные продукты, в том числе более быстрое создание траекторий и предоставление стратегий Waveform для всего набора продуктов», — сказал Сперретт о недавно объединенной линейке. «Мы также представляем технологию Advanced Toolform с введением пятиосевой обработки для инструментов любой формы». Он отметил, что он позволяет вычислять пятиосевые формы инструментов, такие как бочонки, овалы, параболы или любую заданную форму, по поверхностям детали, включая отрицательные смещения (припуски).

«Дизайн для производства — одно из ключевых решений, которые мы запустили за последние 12 месяцев», — добавил Сперретт. «Мы предоставляем CAD для CAM или CAD для механических цехов, решение для компаний, которые хотят воспользоваться преимуществами получаемых ими данных CAD или работать в среде CAD, которую может использовать механический цех или программист ЧПУ, потому что он предоставляет тип функциональности, который им нужен специально для производства. Использование прямого моделирования позволяет пользователю напрямую изменять геометрию, толкая или вытягивая части модели по своему усмотрению».