Versnel Additieve Productie-Ontwerp met Autodesk PowerMill 2019's Nieuwe DED Plug-in

Manufacturing Engineering: De nieuwste PowerMill 2019-update van Autodesk voegt een nieuwe additieve plug-in-module toe. Kun je dit "high-rate" additieve productiesysteem beschrijven en hoe het werkt?

Clinton Perry: PowerMill 2019 biedt een speciale suite van tools om high-rate additieve processen te programmeren – algemeen bekend als Directed Energy Deposition [DED]. Het DED-proces gebruikt een CNC-machine tool of industriële robot die een energiebron kan focussen – typisch laser, boog of elektronenbundel – op een punt in de ruimte. Tegelijkertijd wordt materiaal [in zowel metalen poeder als draadvorm] in de "hot spot" gevoerd. De energiebron zorgt ervoor dat het materiaal smelt, vormend een gesmolten poel. Door deze poel te manoeuvreren is het mogelijk 3D-vormen te bouwen – en dat op een hoogst gecontroleerde manier.

Diegenen die bekend zijn met poederbed 3D-printers weten dat ze ongelooflijk ingewikkelde 3D-vormen kunnen produceren. Echter, de onderliggende technologie betekent dat ze gelimiteerd zijn in termen van materiaal-depositie-snelheden en de grootte van het deel dat geproduceerd kan worden. Deze beperkingen hebben de adoptie van deze vorm van additieve productie in bepaalde industrieën en toepassingen beïnvloed.

In vergelijking gebruikt het DED-proces hogere vermogensniveaus en materiaalstroomsnelheden, wat resulteert in aanzienlijk hogere depositie-snelheden, waardoor onderdelen sneller gebouwd kunnen worden. Bovendien betekent de grotere werkomgeving die door CNC-machines en robots geboden wordt dat DED aanzienlijk grotere onderdelen kan bouwen. Deze twee kernkenmerken maken DED een kosteneffectieve oplossing om grootschalige componenten te produceren die vaak gezien worden in industrieën zoals luchtvaart, energieopwekking, enz.

Het sturen van een DED-proces vereist gespecialiseerde toolpaden die precies controleren hoe en waar materiaal wordt gedeponeerd, terwijl gelokaliseerde overbouw vermeden wordt. PowerMill 2019 ziet de voorziening van een speciale suite van tools om depositie-strategieën te creëren, controleren en simuleren om fabricanten te helpen het potentieel van DED te benutten.

ME: Wat zijn enkele voordelen die hybride CNC/AM-machines bieden boven zuivere CNC's of traditionele additieve systemen?

Perry: De meeste mainstream CNC-machine toolfabrikanten hebben begonnen hybride machines aan te bieden die zowel additieve als subtractieve technologie kunnen leveren. Er zijn enkele voor de hand liggende voordelen; een enkele hybride machine tool neemt minder vloerruimte in beslag, helpt de deelsetup-tijd te verminderen, en minimaliseert het risico op menselijke fouten. Echter, de echte voordelen zijn veel fundamenteeler.

Met gescheiden additieve en subtractieve workflows, wordt een deel typisch volledig gedeponeerd voordat het overgebracht wordt naar een CNC-machine voor precisie-frezen. Hoewel dit ook haalbaar is met hybride machines, betekent de grotere flexibiliteit dat de twee processen gecombineerd kunnen worden in alternatieve manieren.

Bijvoorbeeld, een deel kan gedeeltelijk gedeponeerd worden voordat CNC-frezen kritieke kenmerken. De bouw- en snijfasen worden dan gealterneerd tot het deel klaar is. Het combineren van de technologieën op deze manier stelt hybride machines in staat om onderdelen te produceren die niet geproduceerd kunnen worden met gescheiden machines.

Een opvallend voorbeeld hiervan werd recent getoond op Autodesk's UK Advanced Manufacturing faciliteit, waar een Hamuel Reichenbacher HSTM 150 HD hybride machine gebruikt werd om een beschadigde luchtvaart-compressorschijf te repareren. Het proces begon met CNC-frezen van de beschadigde puntjes van de bladen op de schijf voordat een laser en poedervorm van DED gebruikt werd om titanium te depositieren om het weggefreesde materiaal te vervangen. Ten slotte gebruikte de machine hoog-nauwkeurig tasten om te meten en CNC-freesde het overbodige materiaal, wat resulteerde in een bijna perfecte overgang tussen oud en nieuw materiaal.

ME: Het nieuwe PowerMill Additive-systeem richt zich op zowel drie- als vijf-as bewerkingsystemen plus robots. Hoe verschilt het bij gebruik met CNC's of met robots?

Perry: Wat toolpad-creatie betreft, zijn er geen verschillen whatsoever. PowerMill's additieve toolpaden kunnen op een CNC-machine tool of robot draaien. Een reeks additieve strategieën wordt geleverd om de volgende toepassingen te dienen:

• 2D-toolpaden creëren om complete, prismatische vormen te bouwen.
• Drie- of vijf-as strategieën produceren om gelokaliseerde kenmerken toe te voegen aan bestaande onderdelen [bijv. lugs toevoegen aan de zijkant van een aero-motor behuizing].
• Drie- of vijf-as beweging genereren om coatings toe te voegen aan onderdelen, volledig of in gelokaliseerde gebieden [bijv. een wervelweerstandende coating toevoegen aan een deel dat hoge abrasie ervaart].

De additieve strategieën worden gecreëerd in dezelfde interface als gebruikt voor subtractieve toolpaden. Dit betekent dat ze geoptimaliseerd kunnen worden met PowerMill's toolpad-bewerkingstools. Daarnaast stelt PowerMill kritieke procesparameters, zoals laservermogen, poederstroomsnelheid en gasstroom, in op punt-voor-punt basis te bewerken.

Eenmaal toolpaden geproduceerd en geoptimaliseerd, kunnen ze gesimuleerd worden met een virtuele tweeling van de CNC-machine tool/robot, waardoor problematische machinebeweging, zoals as-omkeringen en/of over-reis, geïdentificeerd en vermeden kunnen worden.

Ten slotte stelt PowerMill toolpaden toe te exporteren naar Autodesk Netfabb-simulatie voor een diepere analyse van het hele bouwproces, inclusief thermische en spanning-gerelateerde review. Dit geeft fabricanten verhoogd vertrouwen dat het bouwproces goede onderdelen zal produceren.

ME: Welke klanten of welke industrieën of toepassingen gebruiken het systeem?

Perry: AM biedt substantiële voordelen aan veel industrieën, inclusief luchtvaart, olie en gas, vorm en matrice, energieopwekking, motorsport, en maritiem. De Haven van Rotterdam is een van de drukste scheepvaartknooppunten ter wereld en een focuspunt voor grote schepen die onderhoud vereisen. Als een commercieel vrachtschip in de dok vastzit in afwachting van een vervangend onderdeel, kan dat letterlijk miljoenen dollars kosten in verloren business. De traditionele aanpak zou zijn om magazijnen op sleutellocaties over de hele wereld te bouwen en te vullen met reserveonderdelen – voor het geval ze nodig zijn.

Het RAMLAB [Rotterdam Additive Manufacturing Lab] team herkende het potentieel om DED en hybride productie te gebruiken om vervangende onderdelen op aanvraag te produceren wanneer en waar nodig.

Hun eerste project zag de creatie van een bronslegering-schroef van meer dan 5' [1,5 m] in diameter en vereiste meer dan 400 kg materiaal te depositieren. De afgeronde schroef werd door uitgeputte tests gehaald voordat het gecertificeerd werd door de bevoegde autoriteit als zeewaardig – een wereldprimeur voor een additief geproduceerde schroef! Door onderdelen op deze manier te produceren, kan RAMLAB de tijd verminderen dat een vrachtschip buitendienst is. Naast het vermijden van miljoenen dollars aan vertragingen, verwijdert het ook de noodzaak voor een netwerk van volledig voorziene magazijnen.

ME: Welke andere nieuwe features zullen freeswerkers in PowerMill 2019 vinden voor traditionele bewerking?

Perry: De software omvat verschillende verbeteringen voor subtractieve productie. PowerMill heeft al jaren vijf-as botsing-voorkoming aangeboden, wat betekent dat toolpaden gecreëerd kunnen worden die botsingen of near-misses met de frees-montage vermijden. In eerdere releases kon de gebruiker kiezen uit een reeks verschillende vermijdingsopties. De keuze die gemaakt werd, hing af van de vorm van het deel dat bewerkt werd en de strategie die gebruikt werd. PowerMill 2019 bevat een nieuwe 'automatische' tool-as-kanteloptie die op alle toolpad-types en alle modelvormen werkt. Dit maakt het eenvoudiger voor programmeurs om veilige vijf-as NC-code te creëren, en is met name geschikt voor gebruikers die nieuw zijn voor vijf-as bewerking.

PowerMill's Vortex high-efficiency ruw-frees strategie is verbeterd om een nieuwe 'from stock' optie aan te bieden. Gebaseerd op Autodesk's adaptive clearing functionaliteit, creëert dit toolpaden met offsets gebaseerd op de vorm van de stock die bewerkt wordt en resulteert typisch in verminderde cyclus-tijden. In tests werd een P20 kern-inzet bewerkt met de nieuwe 'from stock' optie en de vorige 'from model' toolpad-type. De 'from stock' optie had een cyclus-tijd die 33% sneller was.

ViewMill is PowerMill's stock-simulatie-tool. Het toont een realistische weergave van de stock op elk moment in het bewerkingsproces. Met de release van PowerMill 2019 bevat ViewMill een nieuwe dikte-schaduw-modus die het voor programmeurs makkelijker maakt om de verdeling van onbewerkte stock op hun onderdelen te visualiseren. Een reeks dynamische schuifbalken stelt de kleur van de simulatie in om direct oppervlakken te identificeren die afgewerkt zijn, alsook gebieden te tonen waar overgebleven materiaal verwijderd moet worden of gelokaliseerde gebieden waar insnijden kunnen zijn voorgekomen. De verbetering geeft programmeurs groter vertrouwen dat onderdelen volledig bewerkt zullen zijn wanneer ze van de machine tool afgenomen worden.

PowerMill 2019 bevat ook de mogelijkheid om kritieke productiedata te exporteren naar Autodesk Fusion Production, een cloud-gebaseerde tool die fabricanten in staat stelt werk te plannen, jobs te tracken en CNC-machine benutting te monitoren. Fusion Production stelt sleutel-project-stakeholders in staat om toegang te krijgen tot sleutelinformatie over de status van een productiefaciliteit, zodat knelpunten geïdentificeerd, processen beoordeeld en verbeterd, en algehele apparatefficiëntie gemaximaliseerd kunnen worden. Omdat het een cloud-gebaseerd systeem is, stelt Fusion Production data toe om te worden benaderd altijd, overal en op praktisch elk mobiel of desktop-apparaat.

Nieuwe Releases

Metrologie-ontwikkelaar Hexagon Manufacturing Intelligence (North Kingstown, RI) heeft de PC-DMIS 2018 R1-update van de meetsoftware van het bedrijf gelanceerd, wat de eerste van twee geplande PC-DMIS-releases voor 2018 is.

PC-DMIS 2018 R1 stelt gebruikers in staat AutoFeatures om te zetten naar punten of de gemeten hits te gebruiken voor nieuwe constructies en dimensies, beschikbaar voor vlak, cirkel, en cilinder AutoFeatures, zei het bedrijf. Door elke hit om te zetten naar een vector-punt, kan de optimize path-functie gebruikt worden om de volgorde van puntmeting te verbeteren, het aantal probe-tip-wisselingen en de algehele meetijd te verminderen. Nieuwe ondersteuning voor Q-DAS Traces stelt eenvoudigere analyse van PC-DMIS-data in. De nieuwe QuickSet-control stelt gebruikers in staat om zowel QuickFeature als GD&T-selectie te gebruiken en nog steeds de mogelijkheid te hebben om meetstrategieën te wijzigen.

"Met PC-DMIS 2018 R1 voldoen we aan onze toezegging om de meest gevraagde items van de gebruiker 'Idea Center' toe te voegen," zei Ken Woodbine, product line manager voor Metrologie-Software bij Hexagon Manufacturing Intelligence. "Deze omvatten de grafische punt-manipulatie-functie en de 'push-to-points' AutoFeature-functionaliteit. We introduceren ook integratie met de industrie-standaard Q-DAS-software zodat sleutelprocesparameters die kwaliteit beïnvloeden geïdentificeerd en getrackt kunnen worden."

Verbeterde snelheid van QuickFeature-meting stelt gebruikers in staat om meerdere cirkels en cilinders met één klik te creëren, geoptimaliseerd voor boutgatpatronen of wanneer oppervlakken meerdere kenmerken van dezelfde grootte en vorm bevatten, volgens het bedrijf. Het systeem introduceert ook verbeterde Flush en Gap AutoFeature-workflow voor point cloud-inspectie.

Een iOS-versie van CorelCAD Mobile van Corel Corp. (Ottawa, ON) is nu beschikbaar voor de iPhone en iPad, wat technische ontwerpers CAD-mogelijkheden geeft om productiviteit op de fiets te boosten. De nieuwe CorelCAD Mobile voor iOS geeft gebruikers nu opties voor zowel Apple-apparaten als Android-mobiele systemen, wat in-the-field gebruikers toegang geeft tot 2D-ontwerp- en annotatietools voor tablets en smartphones.

CorelCAD Mobile is een standalone CAD ontworpen om de CorelCAD 2018 desktop-applicatie voor Windows en Mac te complementeren. CorelCAD Mobile-abonnees ontvangen een set van 2D-teken-, bewerkings-, en 3D-viewing-tools, volledige annotatiemogelijkheden, en meer. Voor gebruikers die een lichtere feature-set zoeken, is er ook een gratis versie beschikbaar met vereenvoudigde mogelijkheden, inclusief 2D en 3D.DWG-viewing en basis-annotatie.

CorelCAD Mobile biedt gebruikers de mogelijkheid om ideeën op de fiets te schetsen, ontwerpen te delen tussen desktop en mobiel, vergaderingen efficiënter te maken, tekeningen on-site te annoteren, en wijzigingen aan te brengen in tekeningen zoals nodig. De software is nu beschikbaar voor iPhone en iPad op de Apple App Store en voor Android op de Google Play Store. Abonnementen zijn geprijsd op $99,99 of $9,99 per maand. Gratis simple-mode versies zijn ook beschikbaar.

De nieuwste WorkNC 2018 R1 CAM-software-update van Vero Software (Gloucester, UK, en Tuscaloosa, AL) omvat niet alleen zijn nieuwe WorkNC Designer "CAD voor CAM" direct modeling CAD-systeem maar ook een nieuwe Robot Module. Naarmate robots gangbaarder worden op de shopfloor, is er een toenemende behoefte om offline programmering voor ze te voorzien, volgens WorkNC Brand Manager Miguel Johann.

"Nieuwe simulatie- en singulariteits-resolutie-tools in WorkNC 2018 R1 betekenen dat gebruikers vol voordeel kunnen halen uit de enorme voordelen die robots brengen aan het productieproces," zei Johann. "Bijvoorbeeld, ze bevrijden toolpaden van de beperkingen van frezen, aangezien het tool aan het einde van de robot-arm ook een slijper, een laser-kop, een letselnozzle, of elk ander tool kan zijn dat engineering-creativiteit kan bedenken."

Robots stellen ook voor dat het tool vastgezet kan worden en het deel eromheen bewogen wordt, in plaats van de traditionele methode van een vast component en bewegend tool, zei Johann. "Maar robots zijn alleen zo goed als de software die ze programmeert, en deze nieuwste ontwikkeling in WorkNC 2018 R1 zorgt ervoor dat fabricanten aan de snijpunt van robot-technologie kunnen zijn."

WorkNC heeft ook nieuwe features geïntegreerd in Waveform Roughing die efficiëntie en prestaties verbeteren, inclusief ondersteuning voor nieuwe tools in trochoidale bewerkingsstrategieën.

Software Update is bewerkt door Senior Editor Patrick Waurzyniak.