Simulazione del modo per ottenere parti stampate in 3D coerenti

Le funzionalità di simulazione dei processi in 3DXpert aiutano a prevenire costosi errori di costruzione. Immagine gentilmente concessa da Oqton.

La produzione additiva (AM) ha fatto passi da gigante come valida alternativa per la creazione di parti di livello produttivo. Tuttavia, nonostante i progressi nell’hardware di stampa 3D e nel software volti a ottimizzare i progetti per l’output AM, sta crescendo la domanda di strumenti in grado di monitorare e simulare i processi AM per garantire qualità e prestazioni delle parti coerenti e ripetibili.

Il divario sta iniziando a colmarsi man mano che le aziende lanciano nuove offerte di simulazione dei processi e monitoraggio in situ che offrono ai professionisti della stampa 3D preziose informazioni su come modificare i parametri di stampa e le proprietà dei materiali per ottenere parti di alta qualità su larga scala. Semplicemente non è pratico prendersi il tempo e spendere le risorse per ripetere l'insieme perfetto di parametri per la stampa di una manciata di parti o prototipi su misura. Questo processo semplicemente non regge dal punto di vista dell'efficienza o del ritorno sull'investimento (ROI) quando si orchestrano cicli di produzione limitati o su vasta scala.

Molte aziende che iniziano con l’AM si aspettano che il processo sia lineare, dalla progettazione di una parte alla stampa locale, il tutto in un arco di tempo relativamente breve.

"La realtà è piuttosto diversa: ci sono aree in cui le iterazioni sono prevalenti", afferma Doug Kenik, direttore della gestione dei prodotti per il software presso Markforged.

Kenik è stato in precedenza CEO di Teton Simulation, acquisita da Markforged lo scorso aprile. Il suo software di simulazione basato su cloud, che automatizza la convalida e ottimizza le prestazioni delle parti AM, è ora integrato nella piattaforma AM per metalli e fibra di carbonio Markforged Digital Forge.

Storicamente, valutare la capacità di una parte stampata in 3D di funzionare come specificato è stato un po’ un gioco d’ipotesi, ma la simulazione, incluso il software di simulazione del processo, cambia questa equazione.

"Quello che fanno molte persone adesso è lanciare un dardo e vedere se qualcosa funziona e, in caso contrario, tornare indietro e riprogettarlo o cambiare qualcosa nella stampa e riprovare", dice Kenik. "L'altra opzione è stamparlo solido, ma è uno spreco di materiale e tempo. La simulazione risolve questo problema: ti dirà se qualcosa funzionerà o meno prima di stamparlo, invece di ripetere fisicamente la stampa e i test."

Mentre l’ottimizzazione della topologia e il software di progettazione generativa migliorano la capacità di personalizzare i progetti per l’AM e i nuovi strumenti di monitoraggio dei processi aiutano gli ingegneri a eseguire l’ispezione livello per livello del processo di costruzione, c’è ancora un ampio divario tra la raccolta di tutti quei dati e il loro sfruttamento per effettivamente produrre parti affidabili e di alta qualità in modo coerente. Il problema risiede in gran parte nella mancanza di integrazione tra i diversi strumenti software e le piattaforme di stampa 3D, afferma Brad Rothenberg, CEO di nTopology, che commercializza software di progettazione ingegneristica ottimizzato per l’AM.

Una connessione implicita diretta tra nTopology e EOSPRINT ha consentito a Siemens Energy di produrre uno scambiatore di calore industriale precedentemente non stampabile. Immagine gentilmente concessa da nTopology.

"I pezzi sono tutti lì: il problema principale è come questi pezzi si collegano tra loro", dice. "In particolare con gli strumenti di monitoraggio dei processi: stiamo raccogliendo tutti i dati, ma il problema si riduce a come utilizzare i dati e renderli utilizzabili. Come possiamo imparare da quei dati per prendere decisioni di progettazione migliori e più rapide e creare prodotti che siano più affidabile, con prestazioni migliori, a costi inferiori?"

Materialise sta affrontando alcuni di questi problemi, più recentemente con una nuova soluzione di monitoraggio del processo per la stampa 3D in metallo insieme a un kit di strumenti utilizzato per modificare i parametri di costruzione di una stampante per ottenere una qualità più coerente. Entrambe le offerte sono progettate per aiutare gli utenti di AM a evitare build fallite, difetti nascosti e parametri di stampa 3D standard che non corrispondono alle loro applicazioni AM e che si traducono in uno spreco di tempo macchina, materiale e capacità di post-elaborazione.

Materialise Process Control, integrato con la piattaforma software di stampa 3D CO-AM, utilizza l'intelligenza artificiale per automatizzare il controllo di qualità. Immagine gentilmente concessa da Materialise.