6 công cụ cần thiết cho người dùng SOLIDWORKS làm việc với in 3D
Sản xuất phụ gia, cũng thường được gọi là in 3D, là một quá trình sản xuất bằng vật liệu được thêm vào, từng lớp, để xây dựng một chi tiết. Quá trình bắt đầu với một mô hình 3D được thiết kế trong chương trình CAD gốc của người dùng. Sau đó được phân tích và cắt thành nhiều phần để tạo ra một kế hoạch xây dựng cho phần này. Các công nghệ phổ biến cho in 3D bao gồm Stereolithography (SLA), chọn lọc Laser Sintering (SLS), Direct Metal Laser Sintering (DMLS), Selective Laser Melting (SLM), và Fused Filament Fabrication (FFF).
Có rất nhiều lợi ích của in 3D. Bao gồm thời gian ngắn hơn cho sản xuất chi tiết, tạo ra các bộ phận không thể được tạo ra bằng phương pháp sản xuất truyền thống, các bộ phận nhẹ hơn, ít chất thải hơn, ít kỹ năng cần thiết để vận hành, không thay đổi dụng cụ giữa thiết kế và khả năng sử dụng nhiều loại vật liệu. Có một loạt các vật liệu kim loại, polyme, polyme ma trận và đồ gốm hiện có.
Thiết kế cho in 3D trong SOLIDWORKS
Các tính năng trong SOLIDWORKS có thể giúp xác định các vấn đề thiết kế hoặc hình học sớm trong giai đoạn thiết kế để giảm chi phí và tiết kiệm thời gian. Chúng tôi sẽ giới thiệu một số tính năng này sẽ chuẩn bị thiết kế cho in 3D nói chung.
Các tính năng của SOLIDWORKS chúng ta sẽ thảo luận bao gồm:
- SimulationXpress
- Print3D
- Phân tích hình học
- Phân tích độ dày
- Phân tích cắt và phân tích nháp
- DFMXpress
SimulationXpress
SimulationXpress là một công cụ miễn phí được kích hoạt trong SOLIDWORKS cho phép phân tích phần tử hữu hạn đầu tiên (FEA) ngay bên trong phần mềm SOLIDWORKS. SimulationXpress giúp các kỹ sư và nhà thiết kế đảm bảo rằng phần họ đang thiết kế sẽ hoạt động đúng như thiết kế, là điều quan trọng quyết định xem nguyên mẫu của bạn có thể hoạt động hay không. Nếu bạn cần một nguyên mẫu chức năng, một phần sản xuất khối lượng thấp, một khuôn, một vật cố định hoặc dụng cụ, một phần bằng nhựa có thể thất bại trong việc kiểm tra độ căng hoặc độ lệch, sau đó bạn cần cân nhắc vật liệu của mình. Một điều quan trọng cần lưu ý là hầu hết các phần được tạo ra với FFF hoặc công nghệ tương tự sẽ không có 100% thông tin theo mặc định. Một tỷ lệ phần trăm infill thường sẽ được sử dụng khi nói về các bộ phận in 3D. Hầu hết các vật liệu bên trong sẽ được xếp lớp trong một cấu trúc ma trận hoặc lưới và không được 100% rắn hoặc dày đặc. Các bộ phận được thiết kế sẽ không có sức mạnh của một phần với 100%(đầy đủ và dày đặc), nhưng công cụ này vẫn có giá trị khi so sánh ứng suất và độ lệch giữa các vật liệu.
In 3D
SOLIDWORKS đã giới thiệu một tính năng cách đây vài năm để in dễ dàng với máy in 3D như máy in 2D (máy in laser và máy in phun) bằng cách in tới máy in 3D từ bên trong ứng dụng (SOLIDWORKS). Tính năng này không hoàn toàn bắt kịp với các nhà sản xuất máy in 3D, nhưng có một vài máy in hỗ trợ tính năng này như Makerbot. Nhiều công ty in 3D cung cấp phần mềm riêng của họ thay thế. Tính năng này có rất nhiều giá trị khi xem xét nó có bộ kiểm tra độ mỏng của lớp, tính năng mở rộng để đảm bảo các bộ phận có thể được in chính xác và bộ kiểm tra thể tích của máy in để xem liệu bộ phận của bạn có vừa khít không. Tính năng này cũng sẽ cố gắng định hướng chi tiết sao cho nó sẽ vừa trên khối xây dựng của máy in 3D. Tất cả điều này và khả năng kiểm tra hỗ trợ có thể là cần thiết. Đây là một công cụ giàu tính năng và ít nhất phải được sử dụng trước khi gửi tệp đến máy in của bạn.
Phân tích hình học
Phân tích hình học xác định hình học có vấn đề trong các ứng dụng khác. Các ứng dụng này bao gồm mô hình phần tử hữu hạn, in 3D hoặc gia công bằng máy tính. Bạn có thể chỉ định các giá trị của các tham số điều khiển để xác định các thực thể hình học này. Đây có thể là các cạnh nhỏ, bề mặt nhỏ hoặc các cạnh, bề mặt không liên tục. Bạn sẽ không muốn máy in của bạn cố gắng tạo ra hình học có thể thất bại, đặc biệt là khi nó là quá nhỏ để sửa chữa trong SOLIDWORKS. Rất nhiều các lỗi này xảy ra xung quanh các hoạt động filleting phức tạp. Fillet rất quan trọng để giảm mức độ cứng khi tạo các bộ phận bằng cách sử dụng một số quy trình in 3D. Hình dưới đây cho thấy một phân tích hình học được thiết lập cho một phần được thiết kế.
Phân tích độ dày
Phân tích độ dày là một công cụ rất quan trọng cho tất cả các bộ phận được sử dụng in 3D. Mỗi phương pháp in 3D sẽ có hướng dẫn thiết kế độc đáo cho kích thước một phần và độ dày. Trong SOLIDWORKS, chúng có thể được nhập dưới dạng tham số để tạo phản hồi cụ thể cho quy trình in 3D của bạn. Các lớp rất mỏng có thể giữ hoặc rơi xuống khi in 3D sử dụng bất kỳ vật liệu nào. Các lớp dày cũng có thể là một vấn đề đối với một số quy trình in 3D. Công cụ tương tự cũng sẽ xác định các khu vực đó. Như bạn có thể thấy trong hình ảnh, SOLIDWORKS tự động cảm nhận vị trí của một trong hai lớp mỏng hoặc lớp dày. Điều này có thể không phải lúc nào cũng rõ ràng tùy thuộc vào độ phức tạp của thiết kế của bạn.
Phân tích Undercut và phân tích nháp
Các tính năng này thường dành cho các ứng dụng thiết kế khuôn mẫu, nhưng chúng rất hữu ích khi xem xét các ứng dụng in 3D. Người dùng SOLIDWORKS chỉ cần xác định hướng “kéo” hoặc hướng mà phần sẽ được xây dựng và ngưỡng góc được xác định và SOLIDWORKS thực hiện phần còn lại. Bất cứ khi nào có một tình trạng undercut hoặc bề mặt ở góc độ tiếp cận vượt quá 45 độ, sự hỗ trợ thường là cần thiết. Nhưng nên tránh khi có thể, vì vậy điều quan trọng là SOLIDWORKS cho bạn biết khi nào các điều kiện này tồn tại, vì vậy bạn có thể giải quyết chúng ngay tại đó trong phần mềm. Tùy thuộc vào phương pháp in của bạn, có thể khó gỡ bỏ sự hỗ trợ sau khi in và có thể để lại các bề mặt rất nhám. Trong hình trên, các khuôn mặt màu đỏ và màu xanh sẽ cần hỗ trợ, trong khi màu vàng và màu xanh lá cây thì không.
DFMXpress
DFMXpress là một công cụ miễn phí mà bạn cần phải kích hoạt bên trong phần mềm SOLIDWORKS của bạn. Công cụ này không liên quan gì đến in 3D. Trong thực tế, nó là hướng tới phay và khoan. Đây là cả hai hoạt động cắt. Giá trị trong công cụ này ở đây là để cho thấy sự thuận lợi tại các vị trí sử dụng in 3D khi gia công sẽ khó hoặc không thể. Hình ảnh dưới đây cho thấy các khu vực của phần thiết kế khó khăn để nghiền hoặc khoan bằng cách sử dụng cắt.
Các mô hình SOLIDWORKS được sử dụng để in 3D bằng kim loại
Bạn có thể sử dụng các tính năng trên với hầu hết các quy trình sản xuất bao gồm một quy trình mới gọi là Bound Metal Deposition ™ (BMD). BMD là công nghệ in đằng sau Desktop Metal Studio System ™ , các thanh kim loại bị ràng buộc – bột kim loại trộn với chất kết dính polymer – được gia nhiệt và ép đùn tạo các bộ phận in 3D kim loại. Tất cả các thành phần của hệ thống đều an toàn và thân thiện với văn phòng và không cần phải nâng cấp lớn để chạy máy in. Bạn có thể tạo ra các nguyên mẫu cho mẫu vừa vặn. Đây là những bộ phận kim loại thực sự có thể thực hiện đúng tiêu chí thiết kế. Những phần này có thể có sẵn trong một vài ngày bằng cách sử dụng hệ thống Desktop Metal Studio. Thông thường, phải mất vài tuần để có được một phần kim loại gia công do các cam kết gia công hiện có hoặc gia công phần mềm. Các ứng dụng khác của các bộ phận từ Desktop Metal Studio dành cho sản xuất, thiết bị và đồ đạc có khối lượng thấp và công cụ. Hình ảnh dưới đây cho thấy một mô hình SOLIDWORKs ở bên trái và phần kim loại được in bằng cách sử dụng Desktop Metal Studio System ở bên phải. Cùng một mô hình SOLIDWORKS có thể được tải lên phần mềm điều khiển cho Hệ thống Desktop Metal Studio và được in ra. Không cần STL hoặc các định dạng tập tin trung lập khác.
Kết luận
SOLIDWORKS giúp các nhà thiết kế và kỹ sư rút ngắn chu trình lặp lại một phần bằng cách xác định các khu vực để thiết kế lại trước khi in. Trong khi nhiều máy in 3D có phần mềm độc quyền với phân tích hình học, sửa đổi định hướng và phát hiện hình học được tích hợp, tìm các vấn đề này ở giai đoạn in, nghĩa là các kỹ sư đang đi giữa các chương trình CAD của họ và phần mềm in để sửa đổi và sẵn sàng in các bộ phận của họ.
Với việc sử dụng các công cụ này, người dùng SOLIDWORKS có thể phát hiện các khu vực có khả năng xảy ra vấn đề trong quá trình in 3D; chỉnh sửa trực tiếp trong chương trình; và kết quả là, cải thiện đáng kể hiệu suất in và chu kỳ lặp lại thấp hơn do các bản in không thành công.
