引言

增材制造（Additive Manufacturing，簡(jiǎn)稱AM），通常也被稱為3D打印，是一種采用逐層堆疊或者燒結(jié)，直接制造與相應(yīng)數(shù)學(xué)模型完全一致的三維物理實(shí)體模型的新興制造技術(shù)，它與傳統(tǒng)的切削或去除材料的制造方法截然不同。增材制造的核心概念是通過逐層堆疊或添加材料，逐漸構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)，而不是從一個(gè)塊材料中削減或去除材料以獲得所需形狀。針對(duì)這一技術(shù)，除了打印設(shè)備，軟件技術(shù)中的增材制造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝仿真、制造工藝數(shù)據(jù)處理、打印數(shù)據(jù)準(zhǔn)備等也是該技術(shù)的核心關(guān)鍵。

02

增材制造工藝方案

?？怂箍翟霾闹圃旃に嚪桨负w了整個(gè)增材制造工藝流程，從前端結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)、創(chuàng)成式設(shè)計(jì)、拓?fù)鋬?yōu)化，實(shí)現(xiàn)增材結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，到增材制造結(jié)構(gòu)定位、支撐創(chuàng)建、定位和排布、打印策略、打印過程仿真、層切片數(shù)據(jù)可視化、成本評(píng)估，實(shí)現(xiàn)增材過程的參數(shù)準(zhǔn)備，還涵蓋了增材制造工藝仿真優(yōu)化，預(yù)測(cè)打印過程的變形、開裂、收縮線、卡刮刀、應(yīng)力集中等，通過變形補(bǔ)償自動(dòng)優(yōu)化，幫助實(shí)現(xiàn)一次打印成功。補(bǔ)償優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)，可以再次進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，也可以進(jìn)行打印參數(shù)準(zhǔn)備，實(shí)現(xiàn)增材制造工藝參數(shù)的閉環(huán)。幫助用戶解決3D打印過程中的問題。

圖：?？怂箍翟霾闹圃旃に嚪桨甘疽?/p>

03

金屬增材制造工藝打印數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

海克斯康旗下的CADS Additive GmbH與Simufact 增材制造工藝仿真、Apex Generative Design創(chuàng)成式設(shè)計(jì)等軟件形成完整的增材制造方案，幫助用戶解決增材制造過程中的各個(gè)階段面臨的問題，其中CADS Additive的AM Studio提供了面向金屬增材制造工藝打印參數(shù)準(zhǔn)備方案，可實(shí)現(xiàn)輔助零件定向、支撐創(chuàng)建、定位和排布、打印過程仿真、打印策略、層切片數(shù)據(jù)及可視化層切片數(shù)據(jù)、成本評(píng)估等。

AM Studio可以基于不同的權(quán)重影響，自動(dòng)計(jì)算零件的擺放角度，輔助零件定向設(shè)計(jì)。軟件在Orientation Maps中提供了一個(gè)特別友好的圖形顯示，考慮因素包括打印時(shí)間、支撐質(zhì)量、變形趨勢(shì)等，通過不同權(quán)重的選擇，可以直接顯示定向預(yù)覽，更直觀的顯示定向。

圖：AM Studio輔助定向

AM Studio在支撐創(chuàng)建功能中也非常有特點(diǎn)，包含塊支撐、線支撐、桿支撐、自適應(yīng)胞元支撐、樹形支撐等多種支撐創(chuàng)建功能，而且支撐創(chuàng)建時(shí)可以組合不同類型的支撐進(jìn)行支撐創(chuàng)建，支撐創(chuàng)建高效，此功能也集成到Simufact Additive，詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參考設(shè)計(jì)仿真| Simufact Additive增材制造支撐創(chuàng)建功能。

圖：AM Studio支撐創(chuàng)建

AM Studio的定位和排布功能，可以對(duì)單個(gè)零件進(jìn)行自動(dòng)填充打印機(jī)的基板，以最具成本效益的方式進(jìn)行3D打印。同時(shí)所有版本的支撐參數(shù)等參數(shù)都是相同的，更改參數(shù)只需要在一個(gè)零件上進(jìn)行更改，更改后自動(dòng)對(duì)應(yīng)所有零件，參數(shù)更改便捷快速。

圖：AM Studio定位和排布

AM Studio中可定義打印策略，將配置打印策略參數(shù)（切片、路徑規(guī)劃（孵化）和工藝參數(shù)），根據(jù)所選打印機(jī)，從最小設(shè)置到最高保真度（專家模式）。包含所有可用的OEM參數(shù)和AM Studio高性能參數(shù)，可根據(jù)需要微調(diào)的打印作業(yè)。在AM Studio中可以查看之前生成的切片層數(shù)據(jù)，為此，生成的激光路徑被加載并可視化，可以查看詳細(xì)的工藝數(shù)據(jù)。

圖：AM Studio層切片可視化

AM Studio軟件中嵌入了simufact additive的求解器，可以對(duì)增材工藝過程進(jìn)行仿真，并且通過計(jì)算項(xiàng)目的預(yù)估打印時(shí)間，提高了打印成本預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

AM Studio在輔助零件定向、支撐設(shè)計(jì)、定位和排布、層切片等方面優(yōu)勢(shì)明顯，尤其層切片數(shù)據(jù)處理時(shí)間非?？焖?，各大打印設(shè)備主機(jī)廠非常認(rèn)同。AM Studio 補(bǔ)足了海克斯康增材制造工藝方案在打印參數(shù)準(zhǔn)備階段的不足，為用戶提供了一站式增材制造解決方案。