如何在增材制造过程中充分利用CAD

2021年9月2日星期四

所涉及的主要阶段加法制造是设计和制造过程。实际上,设计工作是在计算机辅助设计(CAD)套件上完成的,例如SolidWorks而在实体生产阶段,即3D打印,则通过将CAD文件(如SLDPRT)导出到STL来实现,STL是一种可以被3D打印机读取的格式XML的3 d查看器

然而,增材制造过程的两个阶段都有几个主要步骤。

对于工程团队和制造商一样,生产力将取决于设计的有效性工具,无论是它们的CAD套件的质量,还是它们与使用不同CAD套件的各方进行交互的能力。例如,花费在文件修复和处理使用某些文件格式(如STL)的技术问题上的时间被添加到上市时间上。

在本文中,我们研究了增材制造生命周期中的这些因素,并强调了应用程序开发商和3D打印机制造商如何将其产品定位为解决方案。

CAD是什么?

无论是加法制造还是减去制造在美国,几乎所有产品的设计过程都始于CAD。SolidWorks是市场上众多流行的CAD套件之一,它用于设计产品——无论是作为单个部件的集合还是作为整个系统——以及在制造之前测试和鉴定其设计属性。

STL是什么?

STL(立体平版或标准镶嵌语言的缩写)于1987年推出,使立体平版3D打印机能够读取CAD文件。像IGES一样,STL现在在3D打印行业中得到了广泛的应用,尤其是作为一种手段,使拥有不同CAD套件的团队能够方便地相互操作,作为更广泛的产品开发项目的一部分。


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设计

工程和产品开发工作流从CAD套件开始。如今,CAD用户不仅可以利用一系列工具来设计3D对象,还可以结合大量细节,如颜色、纹理和其他设计元素。

事实上,SolidWorks还提供专门的工具,将钣金、模具、焊接件和堆焊整合到核心设计工作中。换句话说,CAD设计文件能够以完全逼真的方式有效地反映预期的真实产品。

SolidWorks还使工程师能够以不同的方式进行设计工作。例如,在设计时考虑可制造性的工程师可以将各个部件设计、存储和检索为SLDPRT文件,并将这些SLDPRT文件合并为一个SLDASM文件(请参阅本文以了解SLDPRT和SLDASM文件之间的区别)。

分析

设计CAD文件的能力与预期的现实设计-如美学,表面几何,力学,颜色和材料-也为设计团队打开了门,以测试和验证设计的可行性虚拟(即在物理原型之前)。

诚然,分析的质量——包括模拟和可视化——取决于CAD套件提供的功能(SolidWorks包括这些功能)。然而,通过在核心设计阶段识别和纠正设计问题,仿真技术使设计人员能够减少他们的原型需求和物理测试成本。

例如,SolidWorks的分析工具使用有限元分析(FEA)方法,包括静态线性、基于时间的运动和标准层的高周疲劳模拟。在高层,工程师可以确定其设计的耐久性、拓扑结构、固有频率,并进行一系列的非线性静态和非线性动态测试。

准备

使用当前的CAD套件,物理原型和测试阶段在时间和财政资源的消耗上应该更短。然而,设计师通常必须将原始CAD文件导出到STL中,以便3D打印机能够正确地解释原始设计文件。

转换为STL有其优点和局限性。一方面,它当然可以使CAD制作的原始设计文件通过3D打印制造出来。然而,STL不会读取原始设计的颜色、纹理和其他设计元素(包括元数据)。

此外,对STL文件所做的更改不会自动反映在CAD的原始设计文件中;相反,这个过程是必须对CAD进行更改以反映STL文件的一种方式。这给原型制作过程增加了一层低效率(这使得在CAD中完成的模拟和可视化工作变得更加重要)。

最后,使用STL文件进行的细化必须小心进行。虽然您可以用ASCII编码STL文件,并通过增加三角形的数量来降低粗糙程度,但您可能会冒着STL文件大小急剧膨胀的风险,因为它太大了,3D打印机无法读取。

印刷

今天,STL的广泛采用和技术成熟使得它成为3D打印的必要条件。

为了取代STL, 3MF联盟(空间公司的母公司达索Systèmes是该联盟的创始成员)正在努188bet金搏宝金宝搏的后续网站力让增材制造业采用3MF。

新格式使用XML中的ASCII码,使3D打印机能够以全保真度读取CAD设计文件,即原始设计师意图读取的颜色、纹理和其他设计元素。它还意味着可扩展和适应新兴的3D打印技术。

然而,3MF是一个长期因素。到今天为止,STL仍然是增材制造行业使用的主要文件格式。那些为3D打印领域开发应用程序和硬件的人必须适应STL处理。

为什么要利用3D InterOp

由于STL是连接3D打印设计和生产阶段的重要元素,因此最终用户能够最小化文件修复(即从CAD到STL)所花费的时间是至关重要的,无论是从SolidWorks还是其他CAD套件。事实上,互操作性是至关重要的,因为不是每个工程工作流都使用SolidWorks。

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