Odpowiedź producentów systemów CAD na coraz większą popularność technik druku 3D i szybkiego prototypowania nie była natychmiastowa, ale z drugiej strony nie trzeba było na nią bardzo długo czekać. O ile na początku użytkownicy urządzeń stereolitograficznych czy też np. proszkowych drukarek 3D Zcorp musieli posiłkować się zewnętrznym oprogramowaniem (plik wyeksportowany z systemu CAD trafiał do aplikacji, która konwertowała go na postać „zrozumiałą” dla drukarki 3D), o tyle obecnie w zasadzie nie ma takiej potrzeby. Odpowiednie narzędzia – przynajmniej te podstawowe – znajdziemy w każdym średniej i wyższej klasy rozwiązaniu CAD.

Przykład? Użytkownik AutoCAD 2016 mógł skorzystać z polecenia „Drukuj3D” (Menu AutoCAD /Opublikuj/Wyślij do usługi drukowania 3D), które służyło (i nadal służy) właśnie do przygotowania – na podstawie modelu CAD – gotowego pliku dla drukarki 3D. Użycie polecenia pozwalało na przekształcenie modelu, a w zasadzie jego powierzchni, w siatkę złożoną z trójkątów (triangulacja). Taka cyfrowa reprezentacja mogła być zapisana do pliku STL, który bez problemu mogła odczytać nawet najprostsza drukarka 3D; jej wewnętrzne oprogramowanie dokonywało podziału modelu na warstwy, które następnie były drukowane. Trzeba jednak przyznać, że możliwości ingerowania w sposób przetworzenia, a następnie wydrukowania pliku były mocno ograniczone; użytkownik w zasadzie mógł jedynie wskazać, które bryły 3D mają zostać wydrukowane. W oknie dialogowym (fot. 1) można było ponadto zmienić skalę wydruku i wymiary wydruku w poszczególnych osiach (z zachowaniem proporcji lub nie). Dlatego i tak w zasadzie należało uruchomić dodatkowy program – albo pochodzący od producenta drukarki, albo uniwersalny, ale dedykowany do druku 3D (fot. 2), w którym można dodatkowo skoordynować położenie drukowanego obiektu, powielić go na przestrzeni wydruku, zdefiniować jego „gęstość” (stopień „zadrukowania” poszczególnych warstw), wreszcie wygenerować – jeśli zachodzi taka potrzeba (a z reguły zachodzi) – materiał podporowy. Obecnie użytkownicy AutoCAD 2019 mogą korzystać nie tylko z polecenia „Drukuj3D”, ale także z dedykowanej, zintegrowanej z narzędziami Autodesk i działającej w chmurze aplikacji Print Studio, która oferuje wszystkie wspomniane wcześniej możliwości. W przypadku innych systemów CAD było podobnie, a w niektórych przypadkach – zdaniem autora – nawet lepiej (fot. 3). W SOLIDWORKS 2015 (uruchomionym w środowisku Windows 8.1) użytkownik z poziomu głównego menu wybierał zakładkę Plik > Drukuj3D, aby otworzyć interfejs drukowania 3D. Następnie wystarczyło wybrać z rozwijanego menu jeden z popularnych modeli drukarki, aby podgląd modelu został wyświetlony w obszarze roboczym wybranej drukarki. Od tego momentu mieliśmy dostęp już nie tylko do parametrów tolerancji i kąta odchylenia, ale mogliśmy zmieniać ustawienia, takie jak: skala wydruku, liczba warstw podporowych czy stopień wypełnienia modelu. System pozwalał dostosować orientację modelu do objętości druku 3D, identyfikował ściany wymagające podparcia i zapewniał m.in. obsługę formatu AMF (tzn. zapis nie tylko plików pojedynczych części, ale i złożeń do tego formatu). Możliwości SOLIDWORKS 2015 w obszarze druku 3D w zasadzie eliminowały konieczność użycia zewnętrznego oprogramowania. Podobnie w przypadku Solid Edge – ten bezpośredni konkurent SOLIDWORKS w obszarze CAD 3D w swojej najnowszej odsłonie nie tylko czerpie pełnymi garściami z technologii modelowania konwergentnego, znakomicie ułatwia nie tylko druk 3D, ale także funkcjonowanie w szerszym obszarze „wytwarzania addytywnego”, przyrostowego (AM – Additive Manufacturing). Dostępne z jego poziomu (fot. 4) narzędzia do druku 3D pozwalają na dobór tylu parametrów wydruku gotowego fizycznego obiektu, że tutaj istotnie daleko odchodzimy już od prototypowania na rzecz wytwarzania – jednostkowej produkcji. Solid Edge 2019 (m.in. dzięki współpracy Siemens PLM Software z 3yourmind) oferuje nie tylko znakomite narzędzia do przygotowania modelu do druku/wytwarzania w technikach przyrostowych, ale podobnie jak wspomniany w pierwszej części artykułu (opublikowanej w numerze 3-4/2019 „STAL Metale & Nowe Technologie”) 3DEXPERIENCE Marketplace (od Dassault Systemes) pozwala szybko znaleźć wykonawcę gotowego modelu/produktu.

Radość tworzenia

Technologie wytwarzania przyrostowego pozwoliły na przekroczenie pewnych barier, do tej pory bowiem to właśnie technologiczność wytwarzania ograniczała inwencję projektantów. Tradycyjna obróbka skrawaniem czy odlewanie nie zawsze pozwalały na uzyskanie zamierzonego przez inżyniera efektu – pewnych projektów nie udało się w postaci fizycznej zrealizować. W tej chwili pojawianie się nowych materiałów eksploatacyjnych do drukarek 3D, rozwój urządzeń do druku 3D w metalu czy wreszcie maszyn hybrydowych (łączących tradycyjną obróbkę pięcioosiową z technologiami addytywnymi) sprawiają, że możemy zmieniać nasze podejście do projektowania i „tradycyjnych form”. Producenci systemów CAD starają się nadążać za nowymi technologiami i oferować odpowiednie narzędzia. Wydaje się, że rok 2015 był pod tym względem przełomowy – to wtedy znaczenia nabiera wspomniane modelowanie konwergentne czy też hybrydowe. Chodzi o łączenie ze sobą technik i narzędzi modelowania opartego na bryłach i siatkach typu mesh (modelowania bryłowego i powierzchniowego) w jednym spójnym środowisku oprogramowania CAD 3D. Rozwiązania takie znajdziemy obecnie u wszystkich uznanych producentów rozwiązań CAD/CAM/CAE. I w większości przypadków bez trudu można łączyć tradycyjne modele b-rep z modelami siatkowymi, bez czasochłonnych i podatnych na błędy konwersji, ograniczając konieczność poprawek i jednocześnie umożliwiając stosowanie nowoczesnych procesów wytwarzania addytywnego do realizacji złożonych kształtów. Producenci komputerowych systemów inżynierskich dbają o to, by ich oprogramowanie spełniało wymagania designerów doceniających znaczenie AM. Jeśli nie wszystkie możliwości dostępne są z poziomu jednego programu, to oferują odpowiednie rozwiązania w swoim portfolio. Tak jest np. w przypadku oprogramowania NETFABB, będącego częścią oferty Autodesk. To oprogramowanie (swego czasu dostępne bezpłatnie w wersji Basic – przyp. red.) pozwala m.in. na import, naprawę i edycję modelu pod kątem przygotowania do produkcji – poprzez dostosowanie grubości ścian wygładzenia nierównych obszarów itp. Zawiera także narzędzie optymalizacji topologii (obecne m.in. w systemach SOLIDWORKS, Solid Edge czy NX), które pozwala na tworzenie lekkich części o „organicznych kształtach” i charakterystyce wytrzymałości dostosowanej do konkretnego zastosowania. NETFABB minimalizuje także ryzyko wystąpienia deformacji części na etapie ich wytwarzania, zawiera także narzędzia do „nestingu 3D” (pozwala na maksymalne wykorzystanie przestrzeni roboczej urządzeń drukujących przy jednoczesnym zminimalizowaniu czasu trwania samego procesu wytwarzania). To, co znajdziemy w NETFABB, będącym uzupełnieniem rozwiązań CAD 3D, Siemens PLM Software zaoferował w ramach swojego flagowego NX. W NX nie tylko zaprojektujemy model (wykorzystując zarówno Technologię Synchroniczną, jak i modelowanie konwergentne), ale także wykonamy cały proces wydruku w technologii 3D; producent zapewnił bowiem rozwiązania dla szerokiego zakresu technologii przyrostowych stosowanych zarówno do części z tworzyw sztucznych, jak też metalowych. W NX także znajdziemy „nesting 3D”; części metalowe można szybko pozycjonować i ustawiać w szykach za pomocą interaktywnych narzędzi zespalających, a NX automatycznie zadba o zdefiniowanie potrzebnych podpór (technologia Materialise), umożliwiając tym samym zredukowanie koniecznego zakresu wykończenia wydrukowanych/wytworzonych części.

Podsumowanie

Wspomniane innowacyjne maszyny i procesy powodują szybkie przeniesienie wytwarzania przyrostowego z obszaru rozwoju prototypów na poziom produkcji, nie tylko jednostkowej czy małoseryjnej. Również personalizacja produkcji osiąga poziom do tej pory niespotykany. W połączeniu z coraz nowszymi ekonomicznymi formami wsparcia wszelkiego rodzaju inicjatyw, start-upów itd. możemy stać w obliczu „renesansu” garażowej produkcji. Pytanie tylko, czy jesteśmy na to przygotowani…

fot. pcpolska.pl

Fot. 1. Okno polecenia „Drukuj3D” w programie AutoCAD 2016
 
fot. autor


Fot. 2. Repetier-Host pozwala na bardzo dobrą „kontrolę” nad wydrukiem 3D i w wielu przypadkach stanowi dobre uzupełnienie standardowych możliwości oferowanych przez system CAD
 
fot. autor


Fot. 3. SOLIDWORKS w wersji 2012. Ten CAD 3D rozpoznawał sterowniki drukarki 3D obecnej w systemie i pozwalał z dużą dokładnością, bezpośrednio z okna programu, wydrukować model w sposób najbardziej odpowiadający użytkownikowi
 
fot. Siemens PLM Community


Fot. 4. Solid Edge 2019 to pełnowartościowe oprogramowanie pozwalające nie tylko na projektowanie, ale i przygotowanie modeli pod kątem AM
 
fot. Siemens PLM Community


Fot. 5. Współpraca z platformą 3yourmind.com usprawnia proces uzyskania gotowego, fizycznego modelu z poziomu Solid Edge 2019
 
fot. DMG MORI


Fot. 6. Hybrydowe wytwarzanie przyrostowe polega na natryskiwaniu proszku przez dyszę do strefy stapiania na wytwarzanej części
W związku z wejściem w dniu 25 maja 2018 roku nowych przepisów w zakresie ochrony danych osobowych (RODO), chcemy poinformować Cię o kilku ważnych kwestiach dotyczących bezpieczeństwa przetwarzania Twoich danych osobowych. Prosimy abyś zapoznał się z informacją na temat Administratora danych osobowych, celu i zakresu przetwarzania danych oraz poznał swoje uprawnienia. W tym celu przygotowaliśmy dla Ciebie szczegółową informację dotyczącą przetwarzania danych osobowych.
Wszelkie informacje znajdziesz tutaj.
Zachęcamy również do zapoznania się z naszą nową Polityką Prywatności.
W przypadku pytań zapraszamy do kontaktu z naszym Inspektorem Ochrony Danych Osobowych pod adresem iodo@elamed.pl

Zamknij