Максимизация эффективности CAD в аддитивном производстве

Основные этапы аддитивного производства — это проектирование и производственный процесс. На практике проектная работа выполняется в CAD-системе (например, SolidWorks), а физический производственный этап — 3D-печать — осуществляется путем экспорта CAD-файла (например, SLDPRT) в STL, формат, читаемый 3D-принтерами с 3D XML-вьювером.

Однако в обеих фазах аддитивного производства существует несколько основных шагов.

Для инженерных команд и производителей продуктивность зависит от эффективности их инструментов проектирования — будь то качество их CAD-комплектов или способность к интероперабельности с участниками, использующими другие CAD-системы. Например, время, затрачиваемое на восстановление файлов и обход технических проблем определенных форматов (таких как STL), добавляется к времени выхода на рынок.

В этой статье мы рассматриваем эти факторы в жизненном цикле аддитивного производства и показываем, как разработчики приложений и производители 3D-принтеров могут позиционировать свои продукты как решения.

Что такое CAD?

Будь то аддитивное или субтрактивное производство, процесс проектирования практически всех продуктов начинается в CAD. SolidWorks входит в число популярных CAD-комплектов на рынке; он используется для проектирования продукта — как набора отдельных деталей, так и целой системы — а также для тестирования и квалификации его проектных атрибутов перед производством.

Что такое STL?

STL (STereoLithography или Standard Tessellation Language) был запущен в 1987 году для того, чтобы стереолитографические 3D-принтеры могли читать CAD-файлы. Как и IGES, STL теперь широко используется в отрасли 3D-печати, особенно как средство для обеспечения интероперабельности команд с разными CAD-комплектами в рамках более широких проектов разработки продукта.

---

Понимание правильной разработки, развертывания и поддержки приложений для индустрии 3D-печати
[Скачайте наш БЕСПЛАТНЫЙ EBook]

---

Понимание инженерного рабочего процесса

Проектирование

Инженерный и продуктовый рабочий процесс начинается в CAD-комплекте. Сегодня пользователи CAD могут использовать множество инструментов для проектирования объектов не только в 3D, но и с возможностью включения большого количества деталей: цвета, текстур и других элементов дизайна.

На самом деле, SolidWorks также предлагает специализированные инструменты для включения листового металла, форм, сварных конструкций и поверхностного моделирования в основную проектную работу. Другими словами, CAD-файл дизайна может эффективно отражать предполагаемый реальный продукт с полной точностью.

SolidWorks также оснащает инженеров возможностью подходить к проектной работе по-разному. Например, инженер, проектирующий с учетом производственности, может проектировать, хранить и извлекать отдельные детали как файлы SLDPRT и объединять их в один файл SLDASM (см. эту статью для понимания различий между SLDPRT и SLDASM).

Анализ

Способность проектировать CAD-файлы с предполагаемым реальным дизайном — эстетикой, поверхностными геометриями, механикой, цветами и материалами — также открывает дверь для проектных команд к тестированию и проверке жизнеспособности дизайна виртуально (до физического прототипирования).

Качество анализа — включающего симуляцию и визуализацию — зависит от возможностей CAD-комплекта (SolidWorks включает эти функции). Симуляция позволяет дизайнерам сократить потребность в прототипировании и затраты на физическое тестирование, выявляя и исправляя проектные проблемы на этапе основного проектирования.

Например, инструменты анализа SolidWorks, использующие метод конечных элементов (FEA), включают статический линейный, временной движения и симуляцию высокоциклической усталости в стандартном уровне. В более высоких уровнях инженеры могут определять долговечность, топологию, собственные частоты и проводить ряд нелинейных статических и динамических тестов.

Подготовка

С современными CAD-комплектами этап физического прототипирования и тестирования должен быть короче по времени и финансовым ресурсам. Однако дизайнерам обычно необходимо экспортировать исходный CAD-файл в STL для того, чтобы 3D-принтеры могли правильно интерпретировать исходный файл дизайна.

Конвертация в STL имеет свои преимущества и ограничения. С одной стороны, она определенно позволяет исходному файлу дизайна из CAD быть произведенным через 3D-печать. Однако STL не считывает цвета, текстуры и другие элементы дизайна (включая метаданные) исходного дизайна.

Кроме того, изменения, внесенные в STL-файл, не отражаются автоматически в исходном файле дизайна в CAD; процесс односторонний — изменения должны вноситься в CAD, чтобы они отразились в STL. Это добавляет слой неэффективности в процесс прототипирования (что делает работу по симуляции и визуализации в CAD еще более важной).

Наконец, доработка STL-файлов должна выполняться с осторожностью. Хотя можно кодировать STL в ASCII и работать над увеличением числа треугольников для уменьшения грубости, существует риск резкого раздувания размера STL-файла до такого, что он станет слишком большим для чтения 3D-принтерами.

Печать

Сегодня широкая применимость и техническая зрелость STL делают его необходимостью для 3D-печати.

Для замены STL консорциум 3MF (учредительным членом которого является материнская компания Spatial — Dassault Systèmes) работает над тем, чтобы индустрия аддитивного производства приняла 3MF.

Новый формат использует ASCII в XML, чтобы 3D-принтеры могли читать CAD-файлы дизайна в полной точности — с цветами, текстурами и другими элементами дизайна, заложенными исходным дизайнером. Он также предназначен для расширяемости и адаптируемости к новым технологиям 3D-печати.

Однако 3MF — долгосрочный фактор. На сегодняшний день STL остается доминирующим форматом в индустрии аддитивного производства. Разработчикам приложений и оборудования для 3D-печати необходимо учитывать обработку STL.

Почему стоит использовать 3D InterOp

Поскольку STL является важным элементом для связи фаз проектирования и производства в 3D-печати, критически важно, чтобы конечные пользователи могли минимизировать время, затрачиваемое на восстановление файлов (из CAD в STL), будь то из SolidWorks или других CAD-комплектов. Фактически, интероперабельность необходима, так как не каждый инженерный рабочий процесс использует SolidWorks.

SDK 3D InterOp от Spatial оснащает разработчиков приложений возможностью интегрировать интероперабельность в свои предложения для компаний аддитивного производства. Будь то 3D-принтеры или приложения для просмотра разных CAD-форматов, 3D InterOp позволяет быстро оснастить свои предложения базовыми требованиями индустрии аддитивного производства.

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