Основные параметры программного обеспечения САПР для 3D-принтеров

Введение

Как и обработка, ковка, литье и штамповка, 3D-печать начинается с одного и того же места - с конструирования торцевой детали. Подобно традиционному производству, аддитивное производство полагается на модели автоматизированного проектирования (САПР) как на главный компонент производства детали.

Требования к пакету САПР

Хотя большинство пакетов САПР позволяют создавать модели для использования в аддитивном производстве, есть несколько ключевых особенностей и функций, которые следует подтвердить, прежде чем переходить к какой-либо конкретной модели.

Первый и самый важный аспект - это возможность создавать 3D-модели. Некоторое программное обеспечение специально разработано для печати, чертежей или других 2D-проектов и не позволяет создавать полные модели. Соответствующий пакет САПР позволит вам параметрически или напрямую моделировать 3D-поверхности, что позволит легко экспортировать в наиболее распространенный файл 3D-печати, STL.

Возможность экспорта собственных проектов САПР в файл STL требуется почти для всех 3D-принтеров. Файлы STL (сокращение от «стереолитография») представляют собой переводы / экспорт моделей САПР на треугольные поверхности и плоскости, которые обычно интерпретируются в G-коде, наиболее широко применяемом языке автоматизированного производства (CAM) для автоматизированных станков. Создание STL в соответствии с вашим дизайном жизненно важно для успеха 3D-печати, о чем мы расскажем более подробно ниже.

Помимо требований трехмерного моделирования и создания STL, в некоторые пакеты САПР включены многочисленные другие полезные элементы, которые упрощают подготовку к аддитивному производству и позволяют добавить дополнительную ценность. Примеры, такие как 3DXpert для SolidWorks, Netfabb для Fusion 360 или 3YOURMIND для Siemens NX, представляют собой надстройки и плагины, которые удаляют некоторые этапы перевода или даже позволяют прямую печать на принтеры из самих собственных приложений.

Что такое файл STL?

Файл STL (стереолитография), иногда называемый «стандартным языком треугольников» или «стандартным языком тесселяции», был создан компанией 3D Systems в 1987 году и получил широкое распространение в качестве стандартного файла для моделей для 3D-принтеров во всей отрасли. Эти файлы экспортируются из собственных файлов САПР и описывают «необработанные, неструктурированные триангулированные поверхности по единичной нормали и вершины (упорядоченные по правилу правой руки) треугольников с использованием трехмерной декартовой системы координат» [Википедия, «STL (файл формат) », 2019]. Вкратце, STL представляют собой аппроксимацию моделей САПР в виде набора треугольников, преобразующего такие функции, как шлицы, p-линии, дуги, вытяжки и сдвиги, в треугольные простые и составные части.

Преобразование STL

Хотя каждое программное обеспечение САПР имеет разные параметры конфигурации и функции для экспорта файлов STL, есть несколько общих для каждого решения вещей, на которые важно обратить внимание:

• Двоичный / ASCII. Хотя между кодировками обоих форматов существует большая разница, в основном двоичный и ASCII функционально схожи с той оговоркой, что двоичные файлы, как правило, намного меньше и обрабатываются с меньшей вычислительной мощностью, чем самое программное обеспечение для нарезки. Если специально не требуется, двоичный формат обычно предпочтительнее из-за меньшего размера файла.
• Единицы - Определение файла STL не включает единицы измерения. При экспорте модели обратите внимание как на единицы исходного САПР, так и на ожидаемые единицы программного обеспечения принтера / нарезки. Большинство программ для нарезки имеют конфигурацию для единиц измерения, но в большинстве случаев по умолчанию используются миллиметры (мм).
• Разрешение - Это будет наиболее разнообразный атрибут между пакетами САПР, но в целом цель состоит в том, чтобы минимальные допуски / отклонения были меньше, чем самая лучшая функция, которую может создать 3D-принтер. Например, если максимальное разрешение, которое может создать 3D-принтер, составляет 100 микрон, тогда STL должен иметь допуски в пределах 100 микрон для диаметров, углов, участков мозаики и т. Д.

Будут и другие атрибуты (например, цвет может быть включен в STL), но указанные выше моменты являются ключевыми, на которые следует обратить внимание, чтобы сгенерировать STL, представляющий собственный CAD.

Стандартные отраслевые решения САПР

В обрабатывающей, машиностроительной и дизайнерской отраслях существует множество широко используемых пакетов САПР; Некоторые из них специфичны для отрасли и варианта использования, но многие из них являются общими для вертикалей и приложений. Ниже приведены лишь некоторые из многих часто используемых приложений САПР, которые обычно используются на предприятиях и в производственных предприятиях:

SolidWorks

SolidWorks, запущенный в 1995 году и приобретенный Dassault в 1997 году, является одним из наиболее распространенных пакетов САПР в области проектирования, производства и проектирования. По словам издателя, один из самых простых в изучении доступных параметрических пакетов САПР, «по состоянию на 2013 год более двух миллионов инженеров и дизайнеров в более чем 165 000 компаний использовали SolidWorks». Помимо основного пакета САПР, SolidWorks предлагает множество дополнительных продуктов и модулей для моделирования, конкретных отраслей и визуализации / графического дизайна.

Dassault Systèmes CATIA

CATIA, первоначально созданная в 1977 году как собственная проектная платформа Dassault Aviation для оборонных / аэрокосмических приложений, представляет собой программное обеспечение корпоративного масштаба, которое активно используется при проектировании аэрокосмического, автомобильного и промышленного оборудования. CATIA - это зрелое и многофункциональное PLM-решение с более чем 40-летним опытом работы с интегрированной поддержкой со стороны CAD через CAM.

Autodesk Fusion 360

Fusion 360, первоначально выпущенный в 2013 году и опубликованный Autodesk, представляет собой трехмерную версию САПР (в отличие от классического AutoCAD от Autodesk), которая отличается как собственной версией для Mac OSX и Windows 7/8/10, так и бесплатными версиями. доступен для любителей, студентов и инструкторов. Как и предложение Dassault, Fusion 360 имеет доступ к остальному изобилию решений и надстроек Autodesk.

Creo

Creo, ранее известное как Wildfire и Pro / E, является одним из первых 3D-решений САПР, которые стали доступны и запущены в 1987 году. Изданный PTC, Creo основан на первой системе ограниченного (параметрического) 3D-моделирования на основе правил. Сегодня Creo является частью набора из 10 приложений от PTC, которые обеспечивают моделирование сборок, FEA, прямое / поверхностное моделирование и функции проектирования инструментов.

Siemens NX

Siemens NX, первоначально Unigraphics NX и приобретенный Siemens в 2007 году, представляет собой решение корпоративного масштаба, которое позволяет не только прямое и параметрическое моделирование, но также инженерный анализ и функциональность CAM непосредственно в одном решении. В дополнение к функциональным возможностям CAD / CAE / CAM / Simulation, NX предлагает множество пакетов для конкретных отраслей и материалов, позволяющих расширить набор функций для определенных приложений.

Onshape

Onshape, выпущенный в 2015 году, является одним из немногих предложений САПР, полностью основанных на SaaS («программное обеспечение как услуга»), что является ключевым отличием в ландшафте преимущественно локальных и аппаратно-интенсивных решений. Onshape обеспечивает доступ через браузер и Android / iOS, а также при совместной работе нескольких пользователей в режиме реального времени над единым дизайном на любой поддерживаемой платформе.

Заключение

В заключение, на рынке существует множество вариантов программного обеспечения САПР в зависимости от отрасли, размера компании и требуемых функций, но почти все они позволяют создавать модели и воплощать их в жизнь с помощью аддитивного производства и 3D-печати. От любителей и студентов до инженеров-механиков и конструкторов на уровне предприятия - преимущества аддитивного производства могут быть доступны всем, чтобы производить реальные детали и сборки быстрее и проще, чем когда-либо прежде.