Waarom u simulatie- en 3D-printtechnologieën samen zou moeten gebruiken

Bij het vergelijken van additieve fabricagetechnieken met zijn traditionele voorgangers, is een uitdaging om te anticiperen de contrasterende verschillen in materiaaleigenschappen. De grafiek aan de linkerkant biedt een overzicht van prestatiecriteria en hoe 3D-printen en CAE zich verhouden.

Elke 3D-printtechniek levert een andere reeks mechanische en thermische eigenschappen op, evenals laagbindingskwaliteiten die hem onderscheiden van componenten die zijn geproduceerd via een spuitgietgereedschap. Of het materiaal nu een thermoplast of een thermoharder is, deze eigenschappen zullen het potentiële scala aan toepassingsmogelijkheden bepalen.

FDM 3D-printtechnologie en populaire materialen

Fused Deposition Modeling 3D-printtechnologie heeft het bijzondere voordeel dat het echte thermoplasten gebruikt. Dit biedt ingenieurs een reeks materialen om uit te kiezen die op dezelfde manier werken als productiematerialen waarmee ze vertrouwd zijn. Populaire FDM materialen zoals polycarbonaat en Nylon 12 kunnen worden gebruikt voor preproductiecomponenten, maar de gelaagde kwaliteit van 3D-printen levert anisotrope kenmerken op die differentiëren hoe het onderdeel werkt tijdens een testscenario.

Ontwerpprestaties virtueel valideren met simulatietechnologie

Dit is waar simulatie ons helpt een aantal voorspellende leemten op te vullen en te voorkomen dat we slechte ideeën afdrukken. Toegegeven, ik print liever een slecht idee dan het te gieten of uit een zacht stuk gereedschap te gieten. 3D-printen is snel en de kosten zijn gedaald, maar als u stopt om uw ontwerpprestaties te evalueren, vermindert u praktisch de verspilde cycli bij de printer en krijgt u meer inzicht in de prestaties in het veld.

Zelfs als we gereedschapsonderdelen hebben die zeer dicht bij de productiekwaliteit liggen, heeft virtueel testen een aantal duidelijke voordelen ten opzichte van fysiek testen. Het is met name een perfecte "ruisvrije" omgeving waar we appels met appel-ontwerpen kunnen vergelijken. Bovendien kunnen we met simulatie hoeveelheden visualiseren, zoals vloeistofstroom of spanningen die indringend of duur zijn om fysiek te kwantificeren.

Fysieke versus virtuele testvergelijking

We kunnen nu 3D-printen gebruiken om analyseresultaten te visualiseren. Simulatie is altijd een geweldige visualisatietool geweest, maar nu kunnen we die resultaten 'voelen' en in onze handen houden!

Gebruik van simulatie- en 3D-printtechnologieën voor ontwerpoptimalisatie

Twee van de meest interessante ontwikkelingen in CAE en 3D-printen zijn tools voor vormoptimalisatie. Het is waardevol om één onderzoek uit te voeren voor één belastingscenario. Die waarde stijgt met orden van grootte wanneer u automatisch kunt optimaliseren voor meerdere gebruiks- of laadsituaties met behulp van simulatietechnologie in tools zoals solidThinking Inspire.

Optimalisatie-workflow met behulp van solidThinking Inspire

Topologie-optimalisatietools bestaan ​​al een tijdje en in de beginjaren waren ze beperkt vanwege vormbeperkingen voor typische productiemethoden. Toen werden deze codes slimmer om bepalingen voor productiebeperkingen op te nemen om ervoor te zorgen dat het geoptimaliseerde ontwerp haalbaar is.

Nu 3D-printen een productieoptie wordt het opent de deuren voor vormen die we eerder moesten "weggooien". Net als bij traditionele productiemethoden zijn er proceseffecten waarmee rekening moet worden gehouden.

Werkstroom voor simulatie van 3D-afdrukprocessen

We zouden honderden onderdelen fysiek kunnen printen met behulp van verschillende bouwpaden en procesinstellingen, maar dat wordt al snel onbetaalbaar. Er worden nu simulatietools gebruikt om rekening te houden met printvariabelen, waardoor ingenieurs de effecten van het 3D-printproces op het laatste onderdeel kunnen voorspellen.