CAD volledig benutten in het additieve productieproces

De belangrijkste fasen van additive manufacturing zijn die van het ontwerp en het fabricageproces. In de praktijk wordt het ontwerpwerk gedaan op een computer aided design (CAD) suite zoals SolidWorks (en anderen), terwijl de fysieke productiefase - d.w.z. 3D-printen - wordt vergemakkelijkt door het CAD-bestand (bijv. SLDPRT) te exporteren naar STL, een formaat die kunnen worden gelezen door 3D-printers met 3D XML-viewer.

Er zijn echter verschillende belangrijke stappen in beide fasen van het additieve fabricageproces.

Voor zowel engineeringteams als fabrikanten hangt de productiviteit af van de effectiviteit van hun ontwerptools, of het nu de kwaliteit van hun CAD-suites is of hun vermogen om samen te werken met partijen die verschillende CAD-suites gebruiken. De tijd die bijvoorbeeld wordt besteed aan het herstellen van bestanden en het omzeilen van de technische problemen van het gebruik van bepaalde bestandsindelingen (zoals STL), wordt toegevoegd aan de time-to-market.

In dit stuk onderzoeken we deze factoren in de levenscyclus van additieve fabricage en benadrukken we hoe applicatieontwikkelaars en 3D-printerfabrikanten hun producten als oplossingen kunnen positioneren.

Wat is CAD?

Of het nu gaat om additieve fabricage of zelfs subtractieve fabricage, het ontwerpproces van bijna alle producten begint in CAD. SolidWorks is een van een aantal populaire CAD-suites op de markt, het wordt gebruikt om een ​​product te ontwerpen - of het nu gaat om een ​​verzameling van afzonderlijke onderdelen of als een volledig systeem - en om de ontwerpkenmerken te testen en te kwalificeren voordat ze worden geproduceerd.

Wat is STL?

STL (afkorting van STereoLithography of Standard Tessellation Language) werd in 1987 gelanceerd om stereolithografische 3D-printers in staat te stellen CAD-bestanden te lezen. Net als IGES wordt STL nu veel gebruikt in de 3D-printindustrie, vooral als middel om teams met verschillende CAD-suites in staat te stellen gemakkelijk met elkaar samen te werken als onderdeel van een breder productontwikkelingsproject.

Begrijpen hoe u op de juiste manier toepassingen voor de 3D-printindustrie kunt ontwikkelen, implementeren en ondersteunen
[ Download ons GRATIS e-boek ]

De technische workflow begrijpen

Ontwerp

De workflow voor engineering en productontwikkeling begint in een CAD-suite. Tegenwoordig kunnen CAD-gebruikers een scala aan tools gebruiken om objecten niet alleen in 3D te ontwerpen, maar ook met de mogelijkheid om een ​​groot aantal details zoals kleur, textuur en andere ontwerpelementen op te nemen.

SolidWorks biedt zelfs gespecialiseerde tools om plaatwerk, mallen, lasverbindingen en verhardingen op te nemen in hun kernontwerpwerk. Met andere woorden, het CAD-ontwerpbestand zou het beoogde echte product met volledige getrouwheid kunnen weergeven.

SolidWorks rust ingenieurs ook uit om hun ontwerpwerk op verschillende manieren te benaderen. Een ingenieur die bijvoorbeeld ontwerpt met het oog op maakbaarheid, kan afzonderlijke onderdelen ontwerpen, opslaan en ophalen als SLDPRT-bestanden en die SLDPRT-bestanden combineren in één SLDASM-bestand (zie dit artikel om de verschillen tussen SLDPRT- en SLDASM-bestanden te begrijpen).

Analyse

De mogelijkheid om CAD-bestanden te ontwerpen met het beoogde ontwerp uit de echte wereld - zoals esthetiek, oppervlaktegeometrieën, mechanica, kleuren en materialen - opent ook de deur voor ontwerpteams om de levensvatbaarheid van het ontwerp virtueel te testen en te verifiëren (d.w.z. vóór fysieke prototyping).

Toegegeven, de kwaliteit van de analyse - inclusief simulatie en visualisatie - hangt af van de mogelijkheden die de CAD-suite biedt (SolidWorks bevat deze functies). Simulatie stelt ontwerpers echter in staat hun prototypingbehoeften en fysieke testkosten te verminderen door ontwerpproblemen te identificeren en te corrigeren tijdens de kernontwerpfase.

De analysetools van SolidWorks, die gebruikmaken van de Finite Element Analysis (FEA) -methode, omvatten bijvoorbeeld statische lineaire, op tijd gebaseerde beweging en high-cycle vermoeidheidssimulatie in de standaardlaag. In hogere niveaus kunnen ingenieurs de duurzaamheid, topologie en natuurlijke frequenties van hun ontwerpen bepalen en een reeks niet-lineaire statische en niet-lineaire dynamische tests uitvoeren.

Voorbereiding

Met hedendaagse CAD-suites zou de fysieke prototyping- en testfase korter moeten zijn in het verbruik van tijd en fiscale middelen. Ontwerpers moeten echter over het algemeen het originele CAD-bestand naar STL exporteren zodat 3D-printers het originele ontwerpbestand correct kunnen interpreteren.

Het omzetten naar STL heeft zijn voordelen en beperkingen. Enerzijds maakt het het zeker mogelijk om een ​​origineel ontwerpbestand gemaakt in CAD te vervaardigen door middel van 3D-printen. STL leest echter niet de kleuren, texturen en andere ontwerpelementen van uw originele ontwerp (inclusief metadata).

Bovendien worden wijzigingen in het STL-bestand niet automatisch weergegeven in het oorspronkelijke ontwerpbestand in CAD; het proces is eerder een manier waarop wijzigingen in CAD moeten worden aangebracht om het STL-bestand weer te geven. Dit voegt een laag inefficiëntie toe aan het prototypingproces (waardoor het simulatie- en visualisatiewerk in CAD des te belangrijker wordt).

Ten slotte moet de verfijning met STL-bestanden met zorg gebeuren. Hoewel je het STL-bestand in ASCII zou kunnen coderen en zou kunnen werken aan het vergroten van het aantal driehoeken om de grofheid te verminderen, loop je het risico dat de grootte van je STL-bestand drastisch wordt vergroot, zodat het te groot is voor 3D-printers om te lezen.

Afdrukken

Tegenwoordig maakt de wijdverbreide acceptatie en technische volwassenheid van STL het een noodzaak voor 3D-printen.

Om STL te vervangen, werkt het 3MF Consortium (waarvan het moederbedrijf van Spatial, Dassault Systèmes een van de oprichters is) eraan om de additieve productie-industrie 3MF te laten adopteren.

Het nieuwe formaat gebruikt ASCII in XML om 3D-printers in staat te stellen CAD-ontwerpbestanden in volledige getrouwheid te lezen - d.w.z. met de kleuren, texturen en andere ontwerpelementen die door de oorspronkelijke ontwerper waren bedoeld. Het is ook bedoeld om uitbreidbaar en aanpasbaar te zijn aan opkomende 3D-printtechnologie.

3MF is echter een langetermijnfactor. Vanaf vandaag is STL nog steeds het dominante bestandsformaat dat wordt gebruikt door de additieve productie-industrie. Degenen die applicaties en hardware ontwikkelen voor degenen in de 3D-printruimte, moeten rekening houden met STL-verwerking.

Waarom gebruik maken van 3D InterOp

Aangezien STL een essentieel element is om de ontwerp- en productiefasen bij 3D-printen te overbruggen, is het van cruciaal belang dat eindgebruikers in staat zijn om de tijd die wordt besteed aan het herstellen van bestanden (d.w.z. van CAD naar STL), of dit nu van SolidWorks of andere CAD-suites is, te minimaliseren. Interoperabiliteit is zelfs essentieel, aangezien niet elke technische workflow SolidWorks gebruikt.

Spatial's 3D InterOp software development kit (SDK) stelt applicatieontwikkelaars in staat om interoperabiliteit te integreren in hun aanbod voor additieve productiebedrijven. Of het nu gaat om 3D-printers of voor toepassingen die bedoeld zijn om verschillende CAD-bestandsindelingen te bekijken, met 3D InterOp kunt u uw aanbod snel uitrusten met de basisvereisten van de additieve productie-industrie.

U hebt deze mogelijkheden nodig, en hoewel het mogelijk is om ze toe te voegen, verhoogt het gewoon uw time-to-market en kosten. Neem vandaag nog contact op met Spatial om deze basisfuncties snel te integreren en uw beperkte bedrijfsmiddelen te richten op differentiatie en het versnellen van de time-to-market.