Программное обеспечение для 3D-печати: обеспечение надежного цифрового производства

Возможности программного обеспечения для 3D-печати растут, по мере того как индустрия продолжает зреть.

Исторически сегмент ПО для 3D-печати отставал от железа и материалов. Недавние прорывы, однако, сокращают этот разрыв, позволяя более быстрое, более качественное производство и более эффективное управление рабочими процессами.

ПО — линчпин жизнеспособного 3D-печатного производства. Ниже мы исследуем инновации, движущие этот сдвиг.

Изучите связанные статьи:

• Как эволюционирует рынок оборудования 3D-печати в 2021
• Эволюция рынка материалов 3D-печати: тренды и возможности впереди
• Постобработка для промышленной 3D-печати: ключевые тренды, которые нужно знать

CAD и дизайнерское ПО: адаптированное для аддитивного производства

До недавнего времени стандартные CAD-инструменты не были оптимизированы для уникальных правил дизайна аддитивного производства (AM). AM открывает беспрецедентную дизайнерскую свободу, но также требует особого мышления — Design for AM (DfAM) — для сокращения материала, веса и использования сложных геометрий.

Ведущие вендоры — Autodesk, Altair, Dassault Systems, PTC — ответили внедрением AM-специфичных возможностей в свои флагманские CAD-сьюты.

Netfabb от Autodesk, часть крупных инвестиций в AM, позволяет инженерам импортировать, анализировать, репарить и автоматически генерировать поддерживающие структуры из любого CAD-формата, затем оптимизировать модели для производства.

Creo 6.0 от PTC теперь включает нативную поддержку легковесных фич вроде стохастической пены, конформных решеток и кастомных решеток. Также оценивает ориентацию сборки и дизайн поддержек, экономя время на fabricación и постобработку.

Продвинутые дизайнерские платформы

nTopology nTop Platform смешивает CAD, симуляцию и CAM для решения геометрически сложных задач. Инженеры могут выполнять топологическую оптимизацию по множественным нагрузочным условиям — напряжение, перемещение, жесткость, вес — пока ПО напрямую слайсит детали, устраняя хрупкие STL-файлы и выдавая машинно-готовые данные.

Hexagon, через свой дивизион MSC Software, интегрировал немецкую фирму по топологической оптимизации AMendate в MSC Apex Generative Design. Результат — быстрый, автоматизированный дизайнерский поток, выдающий AM-готовую деталь за часы, повышая продуктивность до 80% против устаревших инструментов.

За пределами STL: подъем 3MF

STL остается самым распространенным форматом файла для 3D-печати, но он отбрасывает цвет, текстуру и метаданные дизайна, а его размер может взрываться при сложных моделях. 3MF, разработанный консорциумом 3MF, сохраняет полную дизайнерскую точность и расширяем для новых технологий.

Симуляционное ПО: предсказание и предотвращение неудач

Инструменты симуляции критичны для устранения цикла проб-ошибок в AM. Моделируя поведение материала во время сборки, они раскрывают оптимальную ориентацию детали, стратегии поддержек и теплоуправление, тем самым повышая процент успешных первых печатей.

Металлическое AM доминирует в ландшафте симуляции из-за своей сложной физики — траектория лазера, поведение порошка, дизайн поддержек. Лидеры — ANSYS, Siemens, Additive Works — предлагают надежные решения.

ANSYS Additive Prep, часть Additive Suite, теперь генерирует тепловые карты для предсказания деформаций во время сборки, поддерживает оптимизацию ориентации и может экспортировать прямо на машину, устраняя необходимость в промежуточном STL.

Altair Inspire Print3D таргетирует Selective Laser Melting, предоставляя интегрированную генерацию поддержек, термо-механическую симуляцию и валидацию AM-готовых файлов.

В полимерной сфере MSC e-Xstream Digimat-AM предсказывает ворп, делиминацию и поддерживает много материальные дизайны. Последний Digimat 2019.0 добавляет модели волокнисто-усиленных материалов от DSM, Solvay, Stratasys.

Будущие тренды свяжут симуляцию с мониторингом в реальном времени для подтверждения предсказанных результатов против живых данных сборки, еще больше повышая надежность печати.

Системы исполнения аддитивного производства (MES): масштабирование производства

По мере перехода AM от прототипирования к массовому производству компаниям нужно ПО, управляющее приемом заказов, планированием, постобработкой и прослеживаемостью. Выделенные AM MES-решения возникают для заполнения этого пробела.

MES-платформы оптимизируют использование машин, автоматизируют рабочие процессы и дают сквозную видимость. Мало вендоров предлагают полностью кастомизируемые, AM-специфичные MES-системы, делая их премиальным предложением.

Коннективность машин

Интеграция принтеров от EOS, HP и других на единой платформе — примером служит MES от AMFG — обеспечивает бесшовный обмен данными, прослеживаемость и масштабируемость, критичные для индустриализации.

Продвинутые MES-решения также могут лечить STL-файлы, готовить модели и включать управление QA, позволяя пользователям сравнивать напечатанные детали с документацией и принудительно применять стандарты качества.

Поскольку AM-рабочие процессы генерируют огромные объемы данных, внедрение ИИ-алгоритмов может выявлять узкие места, предлагать улучшения процессов и повышать общую продуктивность.

ПО для обеспечения качества: от внутрипроцессного мониторинга к цифровой сертификации

Традиционное QA — деструктивное тестирование или КТ-сканирование — дорого, медленно и отходообразно. Внутрипроцессный мониторинг, комбинирующий сенсоры, камеры и аналитику, предлагает более эффективную альтернативу.

Набор PrintRite3D® от Sigma Labs — INSPECT, CONTOUR, ANALYTICS — измеряет динамику расплава, обнаруживает аномалии и дает действенные инсайты. Остается одним из немногих сторонних QA-решений для металлического AM.

Производители вроде EOS (EOSTATE MeltPool) и VELO3D (Assure) также интегрируют QA-инструменты, но общая проникновенность рынка все еще ограничена.

По мере роста спроса на быструю, надежную валидацию деталей, ожидаем расцвет QA-ПО, снижающего вариацию и ускоряющего производственные циклы.

AM ПО: быстро зреющий ландшафт

Исторически разработка ПО для AM отставала от железа. Последние годы, однако, принесли волну инноваций в CAD, симуляцию, MES и QA инструменты, все созданные для превращения AM в истинную цифровую производственную платформу.

Импульс готов ускориться, позиционируя AM ПО как краеугольный камень будущих производственных экосистем.