CAD-efficiëntie Maximeren in Additive Manufacturing

De hoofdfasen in additive manufacturing zijn ontwerp en het productieproces. In de praktijk wordt het ontwerpwerk gedaan in een computer-aided design (CAD)-suite zoals SolidWorks (en anderen), terwijl de fysieke productiefase - namelijk 3D-printen - gefaciliteerd wordt door het CAD-bestand (bijv. SLDPRT) te exporteren naar STL, een formaat dat door 3D-printers gelezen kan worden met een 3D XML-viewer.

Er zijn echter diverse grote stappen in beide fasen van het additive manufacturing-proces.

Voor engineeringteams en fabrikanten hangt de productiviteit af van de effectiviteit van hun ontwerptools, sei het de kwaliteit van hun CAD-suites of hun vermogen om te interopereren met partijen die andere CAD-suites gebruiken. Bijvoorbeeld, de tijd die besteed wordt aan bestandsherstel en het omzeilen van technische problemen met bepaalde bestandsformaten (zoals STL) is tijd die bijkomt aan de time-to-market.

In dit artikel onderzoeken we deze factoren in de additive manufacturing-lifecycle en belichten hoe applicatieontwikkelaars en 3D-printerfabrikanten hun producten als oplossingen kunnen positioneren.

Wat is CAD?

Zoiets additive manufacturing of subtractive manufacturing, het ontwerpproces van bijna alle producten begint in CAD. SolidWorks is een van de populaire CAD-suites op de markt, gebruikt om een product te ontwerpen - sei het als een verzameling van individuele onderdelen of als een heel systeem - en om de ontwerpkenmerken te testen en te kwalificeren vóór de productie.

Wat is STL?

STL (kort voor STereoLithography of Standard Tessellation Language) werd in 1987 gelanceerd om stereolithografie-3D-printers in staat te stellen CAD-bestanden te lezen. Net als IGES is STL nu wijdverspreid in gebruik in de 3D-printindustrie, vooral als middel om teams met verschillende CAD-suites gemakkelijk met elkaar te laten interopereren als onderdeel van een breder productontwikkelingsproject.

Begrijp Hoe Applicaties voor de 3D-printindustrie Correct te Ontwikkelen, Implementeren & Ondersteunen
[Download Onze GRATIS E-book]

De Engineering Workflow Begrijpen

Ontwerp

De engineering- en productontwikkelingsworkflow begint in een CAD-suite. Tegenwoordig kunnen CAD-gebruikers een reeks tools benutten om objecten niet alleen in 3D te ontwerpen, maar met de mogelijkheid om een groot aantal details zoals kleur, textuur en andere ontwerpelementen te incorporeren.

SolidWorks biedt bovengenoemd gespecialiseerde tools om plaatmetaal, malen, lassen en oppervlaktemodellering in hun kernontwerpwerk te integreren. Met andere woorden, het CAD-ontwerpbestand kan de bedoelde real-world product met complete getrouwheid weerspiegelen.

SolidWorks stelt ingenieurs ook in staat om hun ontwerpwerk op verschillende manieren aan te pakken. Bijvoorbeeld, een ingenieur die ontwerpt met fabricage in gedachten, kan individuele 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 de bedoelde real-world ontwerp - zoals esthetica, oppervlaktegeometrieën, mechanica, kleuren en materialen - opent de deur voor ontwerkteams om de levensvatbaarheid van het ontwerp virtueel te testen en te verifiëren (d.w.z. vóór fysiek prototypen).

Gegeven, de kwaliteit van analyse - wat simulatie en visualisatie omvat - hangt af van de capaciteit die de CAD-suite biedt (SolidWorks bevat deze functies). Simulatie stelt ontwerpers in staat om hun prototypingbehoeftes en fysieke testkosten te verminderen door ontwerpkwesties tijdens de kernontwerpfase te identificeren en te corrigeren.

Bijvoorbeeld, de analysetools van SolidWorks, die de Finite Element Analysis (FEA)-methode gebruiken, omvatten statische lineaire, tijdsgebaseerde beweging en hoge-cyclus-vermoeidheidssimulatie in de standaardlaag. In hogere lagen kunnen ingenieurs de duurzaamheid, topologie, 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 tijd- en fiscale middelen. Ontwerpers moeten echter doorgaans het oorspronkelijke CAD-bestand exporteren naar STL zodat 3D-printers het oorspronkelijke ontwerpbestand correct kunnen interpreteren.

Converteren naar STL heeft voor- en nadelen. Aan de ene kant stelt het zeker een oorspronkelijk ontwerpbestand gemaakt in CAD in staat om geproduceerd te worden via 3D-printen. Echter, STL zal de kleuren, texturen en andere ontwerpelementen (inclusief metadata) van je oorspronkelijke ontwerp niet lezen.

Bovendien worden wijzigingen in het STL-bestand niet automatisch weergegeven in het oorspronkelijke ontwerpbestand in CAD; het proces is eenrichtingsverkeer waarbij wijzigingen in CAD gemaakt moeten worden om in het STL-bestand weer te geven. Dit voegt een laag van inefficiëntie toe aan het prototypingproces (wat het simulatie- en visualisatiewerk in CAD nog belangrijker maakt).

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

Printen

Vandaag de dag maakt de wijdverspreide adoptie en technische rijpheid van STL het een noodzaak voor 3D-printen.

Om STL te vervangen, werkt het 3MF Consortium (waarvan Spatial's moederbedrijf, Dassault Systèmes, een oprichter is) eraan om de additive manufacturing-industrie 3MF te laten adopteren.

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

Echter, 3MF is een langetermijnfactor. Op dit moment is STL nog steeds het dominante bestandsformaat in gebruik door de additive manufacturing-industrie. Diegenen die applicaties en hardware ontwikkelen voor degenen in de 3D-printruimte, moeten rekening houden met STL-afhandeling.

 Waarom 3D InterOp Gebruiken

Met STL een essentieel element om de ontwerp- en productiefasen in 3D-printen te bruggen, is het cruciaal dat eindgebruikers in staat zijn de tijd die besteed wordt aan bestandsherstel (d.w.z. van CAD naar STL) te minimaliseren, sei het van SolidWorks of andere CAD-suites. Interoperabiliteit is essentieel omdat niet elke engineering-workflow SolidWorks gebruikt.

Spatial's 3D InterOp software development kit (SDK) stelt applicatieontwikkelaars in staat om interoperabiliteit te integreren in hun aanbiedingen voor additive manufacturing-bedrijven. Zoiets 3D-printers of voor applicaties bedoeld om verschillende CAD-bestandsformaten te bekijken, 3D InterOp stelt je in staat om je aanbiedingen snel uit te rusten met de basisvereisten van de additive manufacturing-industrie.

Je hebt deze mogelijkheden nodig, en hoewel het toevoegen ervan mogelijk is, zal het simpelweg je time-to-market en kosten verhogen. Neem vandaag nog contact op met Spatial om deze commodity-functies snel te integreren en je beperkte bedrijfsmiddelen te richten op differentiatie en het versnellen van de time-to-market.