10 bedrijven die geavanceerde 3D-printsimulatiesoftware aanbieden

Zoals we eerder hebben gezien, breidt 3D-printen zich snel uit van prototyping naar productie. Deze overgang is echter niet zonder uitdagingen, waarbij herhaalbaarheid van processen en kwaliteitsborging twee problemen zijn die door veel fabrikanten worden genoemd. Het is daarom niet verwonderlijk dat fabrikanten op zoek zijn naar manieren om AM-processen te optimaliseren in het streven naar grotere herhaalbaarheid en betrouwbaarheid.

Simulatiesoftware zou een manier kunnen zijn om dit te bereiken. Door consistentie en onderdelen van hogere kwaliteit mogelijk te maken, is simulatie een hulpmiddel dat AM-processen verder kan verbeteren. Daarom hebben we een lijst samengesteld van 10 softwarebedrijven die innovatieve simulatieoplossingen voor AM-productie aanbieden, samen met hun belangrijkste functies. Maar laten we eerst eens kijken waarom simulatie belangrijk is voor additive manufacturing.

De voordelen van simulatiesoftware voor 3D-afdrukken

Het bereiken van succesvolle 3D-geprinte onderdelen vereist inzicht in ontwerp- en productieprocessen. Metalen onderdelen kunnen bijvoorbeeld slechte mechanische eigenschappen hebben door porositeit of vervormen door restspanningen. In het geval van kunststoffen kunnen onderdelen kromtrekken, falen of problemen hebben met de hechting van het bed. Hoewel het toepassen van een trial-and-error-methode een gebruikelijke benadering is voor bedrijven die op zoek zijn naar een herhaalbaar proces, kan dit betekenen dat de afdrukparameters meerdere keren moeten worden gewijzigd voordat een succesvolle afdruk wordt bereikt.

Het antwoord op de kwaliteit van onderdelen en herhaalbaarheid bij 3D-printen ligt mogelijk in simulatiesoftware. Dit verwijst naar elke simulatie van het 3D-printproces en enkele van de belangrijkste voordelen zijn:

• Grotere kans op succes :Simulatiesoftware kan helpen om mislukte afdrukken te voorkomen door het ontwerp en de prestaties van een onderdeel te evalueren.
• Een beter begrip van AM-processen :Met 3D-printprocessimulatie wordt het gemakkelijker om belangrijke variabelen te begrijpen, zoals afdrukoriëntatie, laservermogen en -snelheid, de locatie van ondersteuningen - en hoe deze de onderdelen die worden geprint beïnvloeden.
• Productie optimaliseren :Omdat simulatie helpt om de kans op vervorming van onderdelen te verkleinen, kan de snelheid van productie en nabewerking worden verhoogd en kan het printproces beter herhaalbaar worden gemaakt.

• Verlaagde kosten :Gedeeltelijke simulatie kan de totale kosten van additive manufacturing verlagen door materiaalverspilling als gevolg van mislukte afdrukken tot een minimum te beperken.

10 simulatiesoftware-opties voor 3D-printen

1. ANSYS Additive Print

Ondersteunde technologieën :SLM/DMLS

Wat wordt aangeboden :De Additive Print-software van het in de VS gevestigde engineering-simulatiebedrijf ANSYS helpt het ontwerp van metalen onderdelen te valideren door verschillende elementen van het printproces te voorspellen. De software kan bijvoorbeeld helpen bij het visualiseren van de fabricage van een onderdeel, waardoor inzicht wordt verkregen in mogelijke vervormingen en gebieden van een onderdeel die kunnen worden beïnvloed door restspanning. De software kan ook worden gebruikt om automatisch optimale ondersteuningsstructuren te creëren en vervormingsgecompenseerde STL-bestanden te genereren.

Naast de Additive Print-oplossing biedt ANSYS ook Additive Suite en Additive Science. De eerste bevat aanvullende mogelijkheden zoals topologie-optimalisatie en thermische analyse. Dit laatste wordt gebruikt voor het verfijnen van machine- en materiaalparameters en voor microstructuursimulatie, wat helpt om de eigenschappen van het uiteindelijke geprinte onderdeel te begrijpen.

2. Flow Science's FLOW-3D

Ondersteunde technologieën :SLM/DMLS, DED, Binder Jetting

Wat wordt aangeboden :FLOW-3D is ontwikkeld door Flow Science, het hoofdkantoor van de VS, en kan aspecten van verschillende 3D-printprocessen simuleren, waaronder poederbedfusie, DED en Binder Jetting. Met poederbedfusietechnologieën kan FLOW-3D worden gebruikt om poederdistributie, het lasersmelten van poeder, smeltbadvorming en stolling te simuleren. Door dit te doen, kunnen gebruikers thermische vervormingen, porositeit en andere problemen die de kwaliteit van een 3D-geprint onderdeel beïnvloeden nauwkeurig evalueren.

FLOW-3D kan een handig hulpmiddel zijn voor onderzoekslaboratoria en academische universiteiten die nieuwe metaalpoeders ontwikkelen voor additive manufacturing. Met een multifysische benadering van het printproces biedt de FLOW-3D waardevolle procesinzichten die helpen bij het optimaliseren van printparameters en een beter begrip van de microstructuur van poeders.

3. COMSOL Multiphysics®

Ondersteunde technologieën :SLM/DMLS, SLS, FDM

Wat wordt aangeboden :COMSOL Multiphysics®-software, ontwikkeld door het Nederlandse bedrijf COMSOL, heeft tot doel het additieve fabricageproces voor zowel kunststoffen als metalen te optimaliseren. De software helpt de mechanische en microstructurele eigenschappen van het eindproduct te voorspellen, zoals de uiteindelijke vorm, vervorming en spanningsniveaus. Door procesparameters te modelleren en te evalueren, identificeert de software van COMSOL de beste printstrategie en onderdeelgeometrie om de juiste industriële kwaliteit voor een gedrukt onderdeel te bereiken.

De software kan een nuttige aanvulling zijn voor onderzoeksteams die additieve fabricageprocessen bestuderen en voor industriële gebruikers die de kwaliteit en prestaties van hun additief vervaardigde onderdelen willen verifiëren.

4. ESI Additive Manufacturing

Ondersteunde technologieën :SLM/DMLS, DED

Wat wordt aangeboden :Het Franse bedrijf ESI heeft zijn simulatietool ontwikkeld met een focus op het identificeren van fabricagefouten, restspanningen en porositeitsniveaus. Door meerdere fysieke aspecten van het printproces aan te pakken, kan ESI Additive Manufacturing het gedrag van een onderdeel voorspellen terwijl het wordt gebouwd, evenals de uiteindelijke materiaaleigenschappen en kwaliteit (bijvoorbeeld oppervlakteruwheid en vervormingen) na verwijdering van het bouwplatform .

5. Genova 3DP van AlphaSTAR Corporation  

Ondersteunde technologieën :SLS, SLM/DMLS

Wat wordt aangeboden :De GENOA 3DP-simulatiesuite is gericht op onderzoekers en commerciële gebruikers en kan vervorming, restspanning, breuken en holtes in additief geproduceerde onderdelen voorspellen. Om optimale afdrukomstandigheden te vinden, biedt de softwaretool ingenieurs een platform om AM-materiaal en procesparameters te repliceren en de zwakke punten van die parameters te beoordelen. Hoewel GENOA 3DP oorspronkelijk is ontwikkeld met thermoplasten in gedachten, is de simulatietool onlangs bijgewerkt om metaal AM-simulatiemogelijkheden toe te voegen.

6. e-Xstream's Digimat-AM

Ondersteunde technologieën :FDM, SLS

Wat wordt aangeboden :Digimat-AM is de oplossing van e-Xstream voor de simulatie van 3D-printprocessen in kunststoffen en composieten. Digimat-AM-software beschikt over een ingebouwde materialendatabase, waarmee de mechanische, thermische en elektrische eigenschappen van een materiaal kunnen worden berekend, evenals de kromtrekking, restspanning en porositeit in een onderdeel.

Een interessant kenmerk van  Digimat-AM is de mogelijkheid om de prestaties van onderdelen te analyseren in relatie tot de oriëntatie van elkaar tijdens het printproces. Deze functie is vooral belangrijk voor FDM, waar de Z-as van een onderdeel meestal veel zwakker is dan de X- en Y-assen. Door de simulatiegegevens te gebruiken, kunnen ingenieurs de beste afdrukoriëntatie vinden om ervoor te zorgen dat de gebieden waarvoor kracht essentieel is, langs de X- en Y-assen worden afgedrukt.

7. Amphyon van Additive Works

Ondersteunde technologieën :SLM/DMLS

Wat wordt aangeboden :Amphyon, ontwikkeld door de Duitse start-up Additive Works, richt zich op metalen 3D-printprocessen. Amphyon kan verschillende stadia van het additieve fabricageproces simuleren, van het printproces zelf tot nabewerkingsstappen, zoals het verwijderen van de bouwplaat en secundaire warmtebehandeling.

De software is geschikt voor bedrijven die leren omgaan met veelvoorkomende 3D-printproblemen van metaal en op zoek zijn naar manieren om de productie te optimaliseren. Met behulp van het gesimuleerde opbouwproces kunnen bijvoorbeeld spanningen en onderdeelvervormingen worden berekend en verwerkt in een nieuw, defectvrij ontwerp van een onderdeel - waardoor een hogere onderdeelkwaliteit en meer processtabiliteit wordt bereikt.

8. Simufact's Simufact-additief

Ondersteunde technologieën :SLM/DMLS

Wat wordt aangeboden :Simufact Additive is een cloudgebaseerde softwaresuite ontwikkeld door de Duitse simulatiesoftwarespecialist Simufact. Het biedt een set hulpmiddelen om de belangrijkste metaal-AM-processen en daaropvolgende stappen zoals warmtebehandeling te reproduceren. De software helpt de gebruiker om de beste bouworiëntatie te identificeren, ondersteuningsstructuren automatisch te optimaliseren en potentiële productieproblemen te identificeren.

Een functie die we bijzonder aantrekkelijk vinden, is vervormingscompensatie. Dit verwijst naar de automatische optimalisatie van de vervorming van een onderdeel door toelaatbare afwijkingen te definiëren en vervolgens de geometrie te genereren met minimale vervorming. Door deze tool te gebruiken, kunnen ontwerpers en technici dure testafdrukken vermijden.

9. Netfabb van Autodesk

Ondersteunde technologieën :SLM/DMLS, DED

Wat wordt aangeboden :Autodesk is een van de toonaangevende softwareontwikkelaars voor 3D-printen. Naast de bekende generatieve ontwerpfunctie biedt Autodesk Netfabb simulatietools die het thermische en mechanische gedrag van onderdelen kunnen voorspellen en vervormingen in een virtuele omgeving kunnen identificeren. Met de cloudgebaseerde mogelijkheden die beschikbaar zijn in Netfabb Premium en Netfabb Ultimate, kan de simulatie op complexe onderdelen veel sneller worden uitgevoerd dan met lokale oplossers.

10. Dassault Systèmes SIMULIA

Ondersteunde technologieën :SLM/DMLS, FDM, SLS

Wat wordt aangeboden :SIMULIA is een softwareproduct dat wordt gebruikt om het printproces te optimaliseren door middel van simulatie, evenals om vervormingen van onderdelen, restspanningen en microstructuren in metalen en composietonderdelen te voorspellen.

De software omvat een reeks hulpmiddelen die helpen om het probleem van voorspelbaarheid in machine builds op te lossen. SIMULIA-software kan bijvoorbeeld worden gebruikt om de microstructuur van een materiaal te simuleren, waarbij eventuele veranderingen in het materiaal die tijdens het printproces kunnen optreden, worden vastgelegd. De simulatieresultaten kunnen vervolgens worden toegepast om het beste materiaal voor een specifieke toepassing te selecteren.

Simulatiesoftware:een stap naar meer betrouwbaarheid en automatisering  

Bedrijven die additieve fabricage gebruiken voor productie, erkennen steeds meer de waarde van simulatie voor alle aspecten van het productieproces. Zoals uit de lijst blijkt, richten veel softwarebedrijven hun oplossingen op 3D-metaalprinten, dat de afgelopen jaren een explosieve groei heeft doorgemaakt. Voor metal AM helpt simulatie niet alleen om het printproces beter te evalueren en te begrijpen, maar het duwt de technologie ook in de richting van grotere herhaalbaarheid en nauwkeurigheid, waardoor een kostbare trial-and-error-benadering wordt overwonnen.

In de toekomst verwachten we dat simulatiesoftware nauwkeuriger wordt in het voorspellen van problemen, met name bij 3D-metaalprinten, en in staat zal zijn om defecten te corrigeren en printparameters te optimaliseren. Aangezien additieve productie ook steeds meer automatisering wordt, zal simulatiesoftware een van de cruciale factoren zijn om deze overgang te versnellen en de basis te leggen voor slimme, sterk geoptimaliseerde additieve productie.