設計仿真 | AM STUDIO 增材制造數(shù)據(jù)準備解決方案
引 言
增材制造數(shù)據(jù)準備是指零件從三維數(shù)字模型到實際打印前的一系列工藝設計。相較于機械加工這一減材制造技術，增材制造的數(shù)據(jù)準備不僅需要確定零件在平臺的定位以及路徑規(guī)劃，還需要創(chuàng)建打印平臺、設計支撐、多件排版、切片填充，必要時，還會對成形過程進行仿真。
增材制造數(shù)據(jù)準備主要內容
增材制造數(shù)據(jù)準備方案
AM STUDIO
?？怂箍翟霾闹圃鞌?shù)據(jù)準備的工藝流程
打印平臺搭建
AM STUDIO
增材制造數(shù)據(jù)準備是跟設備有很強關聯(lián)的材料加工工藝，設備的成形艙空間決定了可加工零件的最大尺寸及數(shù)量，激光數(shù)量會影響成形效率。在“開始”步驟，AM STUDIO需要用戶選擇或自定義所使用的打印機型號。AM STUDIO系統(tǒng)內集成了數(shù)家設備商的部分型號設備，可以直接選擇應用，未集成的設備支持用戶自定義。
AM STUDIO自定義設備參數(shù)設置
零件定向功能
AM STUDIO
打印平臺確定后，自動跳轉至第2步—“定向”，此時可導入一個或多個stl格式零件，并完成零件在基板上的定向。由于無支撐或少支撐技術的應用普及程度低，通常零件上與水平面夾角＜45°的“懸空特征”均需要添加支撐輔助成形，合理的擺放應盡量減少懸空特征，從而減少支撐量，以節(jié)省材料和后處理成本。
無支撐與少支撐技術
打印效率也是定向需要考慮的因素之一，對于一個長方體，不管橫豎擺放，由于體積不變，激光實際掃描的時間都一樣，不同之處在于因層數(shù)導致的鋪粉時間差異，從而導致兩個定向方案的加工效率不同，一般情況下，層數(shù)越少，打印越快。
零件在XY平面的橫截面積越大且越厚，層內以及層間的應力越集中，零件發(fā)生變形、翹曲、開裂的風險也隨之加大，因此定向也需考慮零件的變形情況，盡管可以通過后序的強化支撐、變形補償?shù)裙に囶A防（可借助于Simufact Additive鋪粉增材工藝仿真軟件虛擬驗證支撐方案以及變形補償自動優(yōu)化解決變形問題），但是前期的合理定向也是很重要的防變形措施。
對于批量零件打印，為了在一次打印任務中成形更多零件，就會關注單個零件在基板的投影面積，投影面積越小，一次就能擺放更多的零件，從而降低單件成本。
除了以上4點，定向時也需考慮打印件的表面質量。由于增材制造具有逐層堆疊加工原理，數(shù)據(jù)準備階段需將3維模型通過切片轉化為2維片層數(shù)據(jù)，而層間距不是無限小的，因此層間會因切片厚度導致部分細節(jié)缺失，對于豎直結構特征，這種缺失還不太明顯，但對于傾斜打印的結構，臺階效應就比較凸顯，從而造成較差的表面質量。
AM STUDIO通過定向圖功能，綜合考慮以上5個因素，能夠方便快捷地實現(xiàn)零件的最優(yōu)定向。除此之外，也可以通過面朝下，手動平移與手動旋轉等命令進行手動定向。
AM STUDIO案例—定向圖
支撐設計功能
AM STUDIO
零件在基板上的定向完成后，進入第3步—“支撐”，AM STUDIO中生成支撐的過程是比較智能的。首先，按照定向方案及懸垂角度，軟件可以判斷并標記出零件上的所有的支撐區(qū)域，并且將各個支撐區(qū)域以表格形式羅列，支撐區(qū)域按類型可以分為懸垂面和懸垂線。
AM STUDIO支撐界面及支撐區(qū)域列表
工藝人員也可以通過經(jīng)驗對支撐區(qū)域進行編輯，下表是AM STUDIO可以執(zhí)行的操作。
AM STUDIO有5種支撐類型：
1）桿支撐，有7種截面形狀，適合自由曲面；
2）塊支撐，適合距離基板較近的懸垂面；
3）自適應胞元支撐，適合距離基板較遠的懸垂面；
4）線支撐，適合懸垂線；
5）樹支撐，適合自由曲面。
從左到右依次為：桿支撐、塊支撐、自適應胞元支撐、線支撐、樹支撐
以上類型支撐，除了桿支撐有兩種是實體，其余都是片體。AM STUDIO的片體支撐結構不僅具有節(jié)材和省時的優(yōu)勢，而且?guī)缀畏€(wěn)定性好。
桿支撐的7種形態(tài)
AM STUDIO案例—創(chuàng)建支撐
排版打印功能
AM STUDIO
AM STUDIO在第4步—“排版”的類型有手動排版和自動排版兩種，手動排版僅限于單個零件排版，需設置X向和Y向的零件數(shù)量和間距；自動排版應用更廣泛，可以用于多種零件的排版，僅需輸入各零件數(shù)量，算法將調整零件Z向角度，按照最大滿版率排版，對于因零件數(shù)量過多而超出基板的情況，軟件會報錯提示。
AM STUDIO手動排版
成形仿真功能
AM STUDIO
由于增材制造過程中熱應力較大，打印件會發(fā)生不同程度變形，造成零件尺寸超差，一般采用的控形方法有：1）通過變形仿真，得知變形區(qū)域，對其添加或強化支撐，加強約束；2）通過變形仿真，對變形區(qū)域進行補償優(yōu)化；3）優(yōu)化掃描策略，降低易變形區(qū)域的熱輸入。AM STUDIO內嵌了Simufact Additive的成形仿真功能，能夠預測打印變形風險并做反變形補償。具體流程是：校核—網(wǎng)格劃分—成形仿真—變形補償。
AM STUDIO案例—網(wǎng)格劃分
AM STUDIO案例—成形仿真
切片填充功能
AM STUDIO
獲得變形補償模型后，可以進行切片與填充，目前各品牌打印設備所能讀取的打印文件數(shù)據(jù)格式各不相同。大部分廠商有自定義的數(shù)據(jù)格式，如SLM Solution的數(shù)據(jù)格式為.slm，Eplus 3D的數(shù)據(jù)格式為.epi；也有一些設備商與數(shù)據(jù)準備軟件合作，其設備支持的打印文件格式與軟件的導出格式一致，如.job/.vbf等；另有個別廠商的設備內部集成填充軟件，僅需導入.cli/.slc等切片文件，再由設備端完成路徑規(guī)劃。
AM STUDIO具有切片和切片填充兩種加工策略。切片格式為.cli，填充格式與第一步選擇的設備相關，若選擇的是軟件內集成的廠商設備，則生成的打印文件數(shù)據(jù)格式為廠商自定義的格式，這些打印文件不需解析即可上機打印；若選擇的是自定義設備，則生成的打印文件為AM STUDIO開發(fā)的.clix格式，其為壓縮文件，解壓后為兩個.cli文件和一個.clip文件，.cli文件分別是零件（有可能包含實體支撐）和（片體）支撐的路徑規(guī)劃文件，.clip文件為激光參數(shù)文件。
.clix格式需設備商完成解析，才能被設備讀取和識別。目前有數(shù)家設備商已完成.clix格式的解析，這樣不僅搭建了軟件與打印設備之間的橋梁，能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)準備的一站式解決，也極大增加了用戶搭建打印平臺的自由度。
路徑預覽功能
AM STUDIO
AM STUDIO生成的路徑可以在第6步“查看器”中預覽。在這里可以逐層預覽當前層的掃描路徑，不同類型掃描線以不同顏色矢量線條顯示。
AM STUDIO案例—路徑預覽
（海克斯康工業(yè)軟件）
聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)，轉載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡分享，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負責，也不構成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺，不為其版權負責。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題，請第一時間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認版權并按國家標準支付稿酬或立即刪除內容，以保證您的權益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。
- 暫無反饋
