Для эффективного внедрения 3D-печати в производство необходимы программные средства для проектирования, моделирования, предварительной обработки, распределения задач, производства, проверки и управления качеством.

Проектирование (CAD)

Инженеры и конструкторы используют программное обеспечение автоматизированного проектирования (CAD) для цифрового определения трехмерной геометрии деталей. В большинстве случаев программное обеспечение САПР, используемое для проектирования 3D-печатных деталей, такое же, как и в обычном производстве. Для некоторых применений используются поверхности и конструкции, оптимизированные для характеристик аддитивного производства. Методы оптимизации включают заполнение сложных клеточных структур, полых объектов и добавление цифровых текстур. В связи с этим родилось некоторое высокоцелевое программное обеспечение.

В области промышленного производства констуркция многих деталей или машин вдохновлены биологией. Например, дизайн подводной лодки вдохновлен формой тела или строением кожи дельфина. Так зачем же нам вводить понятие биологии в производство? Биологическая структура, созданная природой, гениальна и сложна. Как люди могут «копировать» эти произведения природы в промышленное производство?

Все более развивающееся программное обеспечение для интеллектуального проектирования и технология 3D-печати предоставляют нам короткий путь для создания бионических структур. На рынке существует особый вид программного обеспечения для проектирования, называемый программным обеспечением «генеративный дизайн» и «оптимизация топологии» (GD / to), которое может определять схему загрузки и оптимизировать геометрию детали в граничных условиях и ограничениях проектирования для достижения требуемой производительности. Программное обеспечение опирается на компьютерную итерацию и моделирование для улучшения геометрии деталей и сочетает в себе правила проектирования САПР с моделированием с помощью инструментов автоматизированного проектирования (CAE).

Моделирование (CAE)

С сокращением времени запуска продукта, сокращением цикла ИССЛЕДОВАНИЙ и разработок и улучшением скорости выпуска новых продуктов производственные пользователи сталкиваются с растущим инновационным давлением. Сегодня сложность и разнообразие продуктов также увеличиваются, что оказывает давление на исследования и разработки продуктов.

Традиционный метод проб и ошибок не смог сохранить лидирующие позиции в сегодняшней глобальной конкуренции, потому что он трудоемкий, трудоемкий и дорогостоящий. Возможности моделирования computer Aided Engineering (CAE) для управления проектированием, управления сложностью и прогнозирования потенциальных проблем стали незаменимым звеном в проектировании продукта, производственном процессе и даже процессе эксплуатации продукта.

С одной стороны, степень свободы, обеспечиваемая аддитивным производством для проектирования, ставит применение моделирования на передний конец проектирования продукта, находит и решает конструктивные дефекты с самой ранней стадии проектирования, а аддитивное производство обеспечивает технологическую основу для передового проектирования. С другой стороны, технология моделирования может стимулировать потенциал аддитивного производства.

В случае 3D-печати CAE используется не только для оптимизации дизайна, но и используется для прогнозирования производственного процесса, оптимизации производственного процесса и разработки новых материалов. Из-за физической сложности, связанной с 3D-печатью, программное обеспечение CAE может помочь смягчить многие потенциальные причины проблем с качеством. Прикладная ценность моделирования аддитивного производства отражается в улучшении, сокращении и развитии. Совершенствование, в том числе совершенствование процесса проектирования аддитивного производства металла, понимание процесса, эффективности машинного производства, использования материалов, повторяемости и качества; Сокращение, включая сокращение отказов печати, времени печати, неквалифицированных деталей, постобработки, проб и ошибок, технического обслуживания оборудования и воздействия на окружающую среду; Развитие, включая разработку новых материалов, новых машин, новых параметров, персонализированной микроструктуры и желаемых свойств материала.

Можно сказать, что моделирование очень важно для 3D-печати, которая пронизывает все аспекты цепочки процесса 3D-печати от моделирования до прямого управления, а затем до управления процессом, разработки материалов и так далее.

С непрерывной зрелостью и применением технологии аддитивного производства 3D-печати прогнозируется производительность, оптимизируется дизайн, а поведение продукта проверяется CFD и FEM перед производством. Детали обрабатываются по технологии аддитивного производства после оптимизации топологии характеристик структурной жидкости, упрощения структурной топологии и оптимизации размера. CFD, технология FEM и технология аддитивного производства 3D-печати дополняют друг друга, достигают друг друга и совместно способствуют повышению производительности деталей.

В дополнение к улучшению общего качества печати, инструменты CAE также играют важную роль в оптимизации таких параметров, как скорость печати и ввод энергии и материала, которые являются важными факторами в экономике 3D-печати. Сочетание CAD и CAE становится все более тесным и бесшовным. Бесшовное сочетание моделирования и симуляции становится общей тенденцией.

Производственная обработка (CAM)

Автоматизированное производство (CAM) использует программное обеспечение для управления производственным оборудованием, таким как станки. Программное обеспечение CAM принимает данные CAD и CAE в качестве входных данных и создает машинные инструкции (код G), которые запрограммированы для выполнения точных процессов обработки. В области 3D-печати процесс кулачка включает в себя пять ключевых этапов:

– 1. Определение направления строительства детали: лучший способ определения направления детали в детали зависит от многих факторов, таких как точность и требования к отделке поверхности, процесс, опорная конструкция и т. Д. Cam может предложить лучшее направление строительства, но обычно требует пользовательского ввода.

– 2. Стратегия поддержки: существует множество различных способов поддержки деталей, и лучшая структура опоры зависит от ее геометрии, процесса, материала и других переменных. В большинстве программ CAM этот шаг в значительной степени автоматизирован.

– 3. Допуск на обработку: для достижения требуемых высоких требований к поверхности и точности обычно требуется определенный допуск на обработку. Эти припуски удаляются процессами последующей обработки, такими как механическая обработка.

– 4. Компоновка деталей: некоторые процессы 3D-печати могут печатать много деталей одновременно, распределять по всей подложке или укладывать по оси Z. Программное обеспечение CAM помогает вкладывать детали, чтобы максимизировать количество деталей в сборке.

– 5. Стратегия обработки: после выполнения всех вышеуказанных шагов и выбора параметров печати программное обеспечение камеры сгенерирует G-код, который будет отправлен на принтер для выполнения процесса печати.

В настоящее время более продвинутые пользователи промышленного аддитивного производства обычно используют сторонние инструменты обработки для получения большего контроля и эффективности. Это независимое программное обеспечение камеры может играть роль в решении высоких, сложных и высоких вычислительных требований. Это также позволяет использовать один API с другим набором устройств 3D-печати. Эти программы включают netfab (Autodesk), магию (materialise) и диндрит.

Рабочий процесс (MES / ERP / PLM)

Программное обеспечение для производственного процесса используется в обычных цепочках поставок на протяжении десятилетий. Категории программного обеспечения включают систему управления производством (MES), планирование ресурсов предприятия (ERP) и управление жизненным циклом продукта (PLM).

Войдя в любую компанию по 3D-печати, вы столкнетесь с той же проблемой: многие предприятия все еще используют Excel для управления всем производственным процессом, а эти электронные таблицы Excel, содержащие ключевые данные, хранятся на локальном жестком диске системы каждого члена команды. Единственной оставшейся частью, интегрированной в бизнес, является обмен файлами на серверах компании. Хотя многие предприятия используют систему планирования ресурсов предприятия (ERP) для обеспечения видимости для каждого отдела компании, ERP «пропускает» обработку мастерских.

Однако, поскольку 3D-печать стала неотъемлемой частью производства, метод электронных таблиц Excel вскоре стал неустойчивым. На первый взгляд, 3D-печать кажется всего лишь шагом, но «процесс черного ящика» в обработке на самом деле полон дискретных операций и возможностей сбора данных, включая подготовку печати, моделирование строительства, мониторинг и анализ в режиме реального времени, кросс-машинное соединение, планирование объекта, требования к постобработке и т. Д.

В последние несколько лет, когда технология 3D-печати движется в сторону промышленного производства, в дополнение к программному обеспечению для проектирования и программного обеспечения для моделирования, появились две ключевые новые категории программного обеспечения, связанного с 3D-печатью: рабочий процесс и программное обеспечение безопасности. Программное обеспечение рабочего процесса также важно для процесса аддитивного производства. В процессе интеграции технологии аддитивного производства в производство производственные предприятия будут иметь растущий спрос на программное обеспечение для рабочих процессов, которое может управлять производственными шагами, участвующими в процессе аддитивного производства. Перспектива программного обеспечения для документооборота развивается в течение последних пяти лет. В настоящее время многие поставщики программного обеспечения предоставили решения для управления рабочим процессом аддитивного производства.

Materialise, AMFG, 3YourMind, Authentise, Link3D, Oqton и другие поставщики программного обеспечения переопределяют традиционные MES для поддержки программных продуктов для управления всеми аспектами рабочего процесса 3D-печати для удовлетворения потребностей в автоматическом управлении 3D-печатью.