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新的软件工具使Guesswork摆脱了金属AM零件方向的支持

如果您没有15年的金属增材制造(AM / 竟彩篮球打印)经验,或者即使您这样做,Atlas 竟彩篮球的新工具也有望简化您的工作。实际上,结果是有保证的。您什么时候在技术界听到这个短语?

可以放弃有关定义最佳AM支撑结构的先入为主的想法,以解决热变形问题 problems?”

具有优化构造方向的AM金属零件示例(优化组合平衡最小) 残余应力,支撑材料和制造时间),包括 由Atlas 竟彩篮球的Sunata软件计算得出的必要支撑结构。 (图片由Atlas 竟彩篮球提供

Sunata软件,旨在与以下产品无缝协作 直接金属激光烧结 (DMLS)打印机,自动选择最佳的零件方向并生成最佳的支撑结构。任何开始从事金属增材制造零件设计和生产工作的人都会立即学习到,这种支撑结构不仅将零件的各种角度连接到构建平台,而且为传热提供了关键途径,从而最大程度地减少了内部应力和随后的零件变形。

结束试错法的猜测

与那里一样多的进步’在过去的几十年中,金属增材制造在很多方面都面临着麻烦,一项艰巨而耗时的任务一直在决定如何以最佳方式定向零件中的零件。每种可能的XYZ方向都需要一个独特的支撑结构几何形状,因此,从构建时间到对材料使用的热响应,此决定都会产生较大的波纹效应。同时,次优的取向可能会导致刮刀刮刀崩溃(因为刮水器在部分打印的形状上使新的粉末层变得光滑),零件分层(从模板上拉开)和其他问题。

现在,多家软件公司提供了基于有限元分析(FEA)的竟彩篮球 计算机辅助设计模型应力模拟,这些模型将用于金属增材制造。这些工具要求用户选择零件方向,运行仿真,评估结果,选择其他方向,然后重试。这种反复试验的方法可能会非常耗时,而且’无法确认最终选择是否是最佳选择。

Sunata软件从根本上有所不同,并取代了这些模拟产品。资金来自160万美元 美国制造,Sunata是2014年由 印第安那技术与制造公司 (ITAMCO)与 圣母大学匹兹堡大学 and 约翰逊和约翰逊·德皮合成。在通过3,000多次仿真和近100次物理打印确认完善了新的软件工具之后,ITAMCO于2017年4月推出了Sunata,这是衍生公司Atlas 竟彩篮球的商业产品。 Sunata作为安全的基于云的软件提供,已经在服务局,政府实验室,大学,增材制造系统制造商和《财富》 100强公司中使用。

新数学加快了仿真速度

基于一种新的,正在申请专利的热电路网络(TCN)方法,Sunata软件自动将竟彩篮球 计算机辅助设计模型解析为热相似的层,然后将其细分为热相似的段。该软件运行100种可能的零件方向和支撑结构,以识别最佳配置。该公司表示,用户可以扩展其要求,从更长的打印时间到接近零的失真,到更短的打印时间可以容忍的失真,从而获得准确的打印成本数据。

对于定向制造的增材制造的金属零件,其在X方向上的预期变形将使所需的支撑结构所需的拆卸工作最少。也可以查看Y,Z和法线方向的位移。所有计算均使用Sunata(Atlas 竟彩篮球的基于云的热电路网络(TCN)解决方案)进行。 (图片由Atlas 竟彩篮球提供) 对于增材制造的金属零件,其在X方向上的预期变形是定向的,以便所需的支撑结构只需很少的移除工作。也可以查看Y,Z和法线方向的位移。所有计算均使用Sunata(Atlas 竟彩篮球的基于云的热电路网络(TCN)解决方案)进行。 图片由Atlas 竟彩篮球提供。

“我们没有使用传统的元素来离散零件并计算温度,而是将零件切成层,并使用热电容和电阻网络对每一层进行建模,” explains Atlas 竟彩篮球产品开发副总裁郝鹏。这种方法的相似之处是电容器和电阻器的电网。 Peng说,之所以选择TCN解决方案,是因为它可以产生比FEA更快的结果,并且精度相当。

苏纳塔的一部分’的高速响应时间归因于其通过 亚马逊网络服务 (AWS)。这意味着用户甚至可以在手机上访问该软件。该工具还可以在AWS Government云中使用,适用于根据《国际武器交易》(ITAR)法规进行操作的任何人。

逐步的易用性

用户通过购买或兑换积分,上载STL模型文件,选择零件材料以及选择其AM打印机来开始会话。当前材料包括铝,SS 316L,SS 174和Ti6Al4;当前的系统包括M290,M100和M400 EOS 和280从 SLM,与 雷尼绍 即将添加M400。然后,交互式Web会话将指导用户验证大约十二个过程参数,其中几乎所有参数都根据所选的AM系统预先填充。

除了为模型构建尺寸输入可选的比例因子并选择单位(通常为毫米或厘米)外,实际上还鼓励用户接受以下过程参数的系统特定默认值:激光扫描速度,激光束直径,激光功率,元件尺寸,粉末层厚度,临界支撑角以及零件与底板之间的距离(通常为零)。

Atlas 竟彩篮球首席执行官Chad Barden指出,他的公司正在尝试提供“Easy”按钮完成这项关键任务,而这个目标使他们走得更远。他补充说,用户已经习惯了仿真和设计工具,这些工具具有很多杠杆作用(即需要手动更改的参数),但是这种方法很快就抵消了计算方法的全部功能。

“而不是与设计师同行’s 'black-art decisions'关于支持应该或不应该在哪里” says Barden, “用户需要有一些信念。我们说,看– 这是 the answer, 这是 您输入的参数的最佳方向,您需要相信它。”

输出图形显示零件,可能会在移除支撑后出现,或者附有支撑以及潜在的应力。如果不可接受,用户可以决定重新设计零件以获得更好的构建。 Sunata预测使用CMM在测试零件上测得的热变形位移在实际位移的10%以内。

计划包括添加更多的增材制造系统和材料,并提供接近实时的答案。巴登说,他们正在与一个国家实验室合作,以改善TCN方法的性能,并认为他们将速度提高100倍。

用户可以按需付费的方式使用该工具,每购买一个积分就可以完成一项工作;但是,Atlas 竟彩篮球还根据需要提供每月,每年和多年的订阅。最后的奖励:保证。如果用户未获得成功的构建(定义为规格内印刷的零件,没有分层或重涂刀刃崩溃),则该公司将获得额外的信誉。”

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关于作者

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帕梅拉·沃特曼

帕梅拉·沃特曼(Pamela Waterman)担任数字工程’的特约编辑长达二十年。通过联系她 (必须启用JavaScript才能查看此电子邮件地址)。.

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