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西门子新软件借3D打印与传统制造相结合实现无缝衔接
2017-03-27 16:33:47  作者:佚名  来源:互联网
  • 西门子的新软件首次使增材制造和传统制造技术结合起来,从而为大众市场生产个性化产品。 西门子集成了增材制造到其NX软件套件的产品中。与传统的制造技术不同,3D打印对产品的复杂性设计限制很少,这为批量定制 ...

西门子的新软件首次使增材制造和传统制造技术结合起来,从而为大众市场生产个性化产品。

西门子集成了增材制造到其NX软件套件的产品中。与传统的制造技术不同,3D打印对产品的复杂性设计限制很少,这为批量定制化产品的生产打开了大门。

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图:西门子拓扑优化的设计(右)

传统CAD技术本身就是为了支持传统制造方法而创造的。因此,若要使用它们为增材制造进行设计优化,其局限性自然显露无疑。

一个明显的障碍是如何整合传统和增材制造技术,3D打印使用完全不同的设计技术,甚至打印机读取的数据格式也与传统制造完全不同。在产品开发过程的各个阶段,如何无缝记录所有产品的相关数据,将增材制造工艺整合到这些系统中,成为制造商迫切需要的解决方案。

西门子现在已经开发出能弥补这一差距的软件,从而使得设计开发者无需费力地在不同的数据格式之间来回转换。

轻量化工程的反思

与传统的制造技术,如铣削、喷涂、冲压和铸造相比,3D打印带来产品形状的自由度。其结果是有可能创建具有空腔或蜂窝结构的创新型轻量化零件。这使得3D打印在汽车和航空航天工业拥有广阔的应用前景,然而许多3D打印技术的优越之处被无法达到与传统制造方法一样的精度抵消了,对于生产企业来说,引用3D打印技术就需要克服这项技术在工业生产中的障碍。

端到端的数据格式

为了将3D打印集成到工业生产过程中必须面对的挑战之一是传统的CAD技术是面向针对性的制造技术,并产生精确定义的几何形状。相比之下,3D打印设计则常采用面结合多面体来创建任意形状,在制造过程中通过分层方法来层层制造出来。然而,3D打印设计的自由度虽然是一大优点,但目前3D打印通常无法实现传统的机加工制造技术所达到的精度。

作为制造工艺之间的衔接需要,西门子已经开发了一个全新的系统称为Convergent Modeling,现在是西门子NX的一部分,产品开发人员可以使用他们熟悉的CAD程序来设计3D打印产品,而无需转换数据,新系统确保所有产品相关信息可以无缝追踪。

全新的设计可能性

西门子Convergent Modeling消除了格式转换间的局限,为设计人员提供操作灵活性,让他们可以利用增材制造所提供的材料和工艺,快速创建新型的最优形状。

Convergent Modeling的一大建模方法被称之为“创成式设计-Generative Design”,在这种方法下,开发设计人员可以专注于产品所要达到的性能,而无需像传统设计模式那样考虑太多的加工限制。例如,在连接件的建模情况下,设计人员只需要输入零件的可用空间、连接到其它组件的连接点以及作用于连接点上的力,系统会去运算建模结果。

NX提供了一个特殊的程序称为拓扑优化,针对特定的产品功能自动计算出设计模型。这种方法创造的产品比传统制造的产品轻很多,但机械性能同样强大。此外,通过将后期的机械加工要求考虑进来,可以使3D打印设计的几何形状更为精确,满足后期如铣削、钻孔等需要。

Convergent Modeling也简化了扫描数据的处理过程。医疗、汽车和消费品等不同行业的用户越来越多地在设计过程中使用扫描3D数据。传统而言,对现有设计进行逆向工程是一个成本颇高、极其复杂的过程,不规则的形状尤其需要进行大量返工,才能用于3D打印、模具设计、分析以及其它用途。逆向工程的相关过程需要花费数天乃至数周的时间才能完成。但是利用Convergent Modeling,可以将扫描数据作为小面引入,在NX 11中直接进行操作,由此消除映射曲面、创建实体、以及人工创建任何其他形状的步骤,进而大幅减少上述返工。

重要的工业合作伙伴

Convergent Modeling正在促进增材制造向传统制造工业过程的整合。西门子与世界上最大的机床制造商通快合作,将通快的激光金属打印设备配备了NX工作站。其结果是可以通过NX直接控制3D打印机,完成CAD-CAE-CAM的过程。此外,西门子还与3D打印专家Stratasys公司合作,将有可能通过NX直接操作各种Stratasys打印机。

总之,Convergent Modeling有望显著的节约时间和成本,帮助消除易于出错的返工阶段,而这以往是处理扫描几何体时的常见问题。此外,这一新技术消除了传统CAD建模的限制,为3D打印进行零件优化。NX11简化了设计流程,并为增材制造的发展提供支持,帮助企业将产品开发的创造性提升至全新的高度。



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