Software di stampa 3D

Oprogramowanie do druku 3D

Źródło: 3dnatives.com

U podstaw każdego wydruku 3D leży model cyfrowy, stworzony lub zmodyfikowany w oprogramowaniu do modelowania 3D. Mówiąc o oprogramowaniu do modelowania 3D, najczęściej mamy na myśli oprogramowanie CAD, ale możemy również odnosić się do oprogramowania do optymalizacji i symulacji lub oprogramowania typu slicer i narzędzi do naprawy plików STL. Ponadto na rynku dostępne jest oprogramowanie do zarządzania przepływem produkcji, które nie jest bezpośrednio związane z modelowaniem, ale staje się coraz bardziej przydatne dla firm chcących uprzemysłowić swoją produkcję. Branża oprogramowania do druku 3D jest bogata, dlatego poniżej podzieliliśmy ją dla Ciebie na kategorie!

W kwestii modelowania warto pamiętać, że pracując nad modelem 3D, należy wziąć pod uwagę liczne parametry. Dlatego ważne jest wcześniejsze zaplanowanie złożonych geometrii, właściwości mechanicznych, wagi, kosztu, podpór do druku 3D itp. W niniejszym przewodniku analizujemy różne rodzaje oprogramowania do druku 3D dostępne na rynku.

Oprogramowanie do modelowania 3D

Jeśli chodzi o modelowanie części, użytkownik ma kilka opcji: modelowanie bryłowe, powierzchniowe lub organiczne. Ostateczny wybór oprogramowania będzie zależał od potrzeb i wyglądu, jaki chcemy nadać obiektowi drukowanemu w 3D. Może na to wpłynąć również technologia druku 3D, a nawet wybrany materiał.

Modelowanie bryłowe

W przypadku modelowania bryłowego najodpowiedniejszym rozwiązaniem jest często oprogramowanie CAD. Wybór w tej kategorii oprogramowania jest szeroki. Wybierając oprogramowanie CAD do modelowania, powinieneś kierować się przede wszystkim poziomem swojego doświadczenia. Jeśli jesteś początkujący, wybierz prostsze rozwiązanie, ponieważ modelowanie na początku bywa skomplikowane. Twój wybór będzie również zależał od niektórych funkcji, których możesz potrzebować, zazwyczaj dyktowanych przez branżę, w której pracujesz. Na koniec zadaj sobie pytanie, czy chcesz korzystać z rozwiązania chmurowego, czy nie.

Oprogramowanie CAD często wykorzystuje projektowanie parametryczne, które, jak sama nazwa wskazuje, pozwala na zdefiniowanie modelu 3D za pomocą łatwo wymiennych parametrów: modelowanie nabiera kształtu poprzez programowanie, a nie rysowanie.

Ten typ rozwiązania pozwala użytkownikowi zmieniać charakterystykę części (długość, kąt, współrzędne względem punktu odniesienia lub odległość). Wszystko zaczyna się od rysunku złożonego z zamkniętych krzywych 2D; następnie użytkownik dodaje szereg funkcji, aby utworzyć kształt 3D.

Ta technika jest podobna do projektowania generatywnego, które umożliwia definiowanie celów projektowych i ograniczeń oraz analizę wydajności każdego parametru (materiał, waga, wytrzymałość, koszt itp.). Oprogramowanie bada wszystkie możliwe permutacje projektu, szybko generując alternatywne projekty, testując i ucząc się na każdej iteracji, co działa, a co nie.

Projektowanie parametryczne jest bardziej sztywne niż modelowanie bezpośrednie i jest używane głównie przez inżynierów mechaników i projektantów przemysłowych. Niektóre z najpopularniejszych programów z takimi funkcjami to Solidworks, Catia, CREO, Fusion 360 oraz FreeCAD w wersji darmowej.

Warto zauważyć, że według ankiety przeprowadzonej przez 3DHubs wśród 750 profesjonalistów, Solidworks jest najczęściej używanym oprogramowaniem CAD przez inżynierów (50%) i projektantów (49%). W dalszej kolejności znajdują się AutoCAD, Fusion 360 oraz rozwiązania Rhino, skierowane do projektantów.

Modelowanie powierzchniowe

Ten rodzaj projektowania jest zazwyczaj ceniony przez użytkowników poszukujących estetyki. Jak sama nazwa wskazuje, oprogramowanie do modelowania powierzchniowego definiuje powierzchnię obiektu, a nie jego wnętrze. W większości przypadków jest stosowane w sektorze artystycznym, w szczególności w animacji 3D. Najbardziej znane rozwiązania to CATIA od Dassault Systèmes, Blender lub Rhinoceros. Ten ostatni jest narzędziem szczególnie cenionym przez projektantów przemysłowych i architektów.

Modelowanie organiczne

Pozwala na tworzenie powierzchni o dowolnym kształcie z niezwykle złożonymi detalami i jest zazwyczaj używane do projektowania postaci lub rzeźb. Dwoma najczęściej używanymi programami na rynku są bez wątpienia ZBrush od Pixologic i Mudbox od Autodesk. Są one niezwykle renomowane w branży filmowej oraz wśród projektantów biżuterii.

Po utworzeniu modelu 3D w oprogramowaniu do modelowania kolejnym krokiem jest upewnienie się, że nadaje się on do druku 3D. Istnieje wiele rozwiązań służących do optymalizacji, a nawet symulacji wydruku części, co zmniejsza ryzyko błędów podczas drukowania.

Oprogramowanie do symulacji i optymalizacji

Nie sposób nie wspomnieć o oprogramowaniu do optymalizacji topologicznej, jeśli chodzi o modelowanie i symulację. To narzędzie pozwala zdefiniować najlepszy rozkład materiału w danej objętości poddanej ograniczeniom. Innymi słowy, usuwa materiał z części, gdy nie jest on potrzebny do jej prawidłowego funkcjonowania. Optymalizacja topologiczna pozwala na przestrzeganie limitów obciążenia i wytrzymałości, przy jednoczesnym znacznym zmniejszeniu masy końcowej. Te programy optymalizacyjne oferują bardziej złożone geometrie, oszczędność wagi, a w rezultacie lepszą wydajność w branżach takich jak motoryzacyjna czy lotnicza. Wśród istniejących rozwiązań możemy wymienić solidThinking Inspire, Ansys lub 4D_Additive, czy też Crea Simulate.

Z kolei oprogramowanie do symulacji pozwala cyfrowo przewidzieć wyniki procesu druku 3D. Oszczędzają użytkownikowi cennego czasu, ponieważ w ciągu kilku minut identyfikują możliwe błędy drukowania, redukując w ten sposób koszty związane z odpadami produkcyjnymi. Użytkownik może symulować różne parametry: zniekształcenia, temperaturę lub obróbkę końcową. Pozwala również ocenić potrzebę zastosowania podpór do druku i zidentyfikować krytyczne obszary, w których mogą wystąpić odkształcenia.

Parametry do symulacji zależą od zastosowanej technologii druku. Na przykład w przypadku modelowania przez osadzanie topionego materiału (FDM) głównym celem będzie ocena ryzyka wypaczenia; w takich przypadkach symulacja pomoże ustalić, czy część wymaga przeprojektowania, czy może należy zwiększyć przyczepność do platformy roboczej.

Jeśli użyto selektywnego spiekania laserowego (SLS), można zaobserwować powstawanie cieplejszych lub chłodniejszych stref na części, co powoduje odkształcenie samej części lub słabą jakość powierzchni. Dzięki symulacji właściwości termicznych modelu 3D można uniknąć tych błędów w momencie drukowania.

Slicery i oprogramowanie do naprawy plików STL

Slicery

To absolutna podstawa, gdy chcesz drukować w 3D: slicer, czyli oprogramowanie do cięcia, dzieli model 3D na cienkie cyfrowe warstwy, które odpowiadają warstwom materiału wytłaczanego przez drukarkę 3D.

Slicer przekazuje drukarce wszystkie instrukcje, których musi przestrzegać; są one zazwyczaj zapisane w języku zwanym G-code. Na przykład slicer definiuje rozdzielczość, prędkość druku lub wysokość warstwy. Jest to zatem oprogramowanie kluczowe w procesie produkcji addytywnej. Dla drukarek 3D FDM istnieją dwie kategorie slicerów: uniwersalne oprogramowanie typu open source, takie jak Cura (opracowany przez Ultimaker), Repetier i Slic3r, lub płatne oprogramowanie typu Simplify3D, a także dedykowane oprogramowanie własnościowe, takie jak ReplicatorG od MakerBot, ZSuite od Zortrax czy Voxelizer od ZMorph.

Naprawa

Podczas gdy oprogramowanie do symulacji wykrywa błędy przed wydrukiem, oprogramowanie do naprawy STL może je korygować: jest to kluczowy element w procesie drukowania. Niektóre slicery potrafią wykryć podstawowe błędy istniejące na poziomie pliku 3D, ale niekoniecznie wyłapują wszystko.

Na szczęście dostępne jest dedykowane oprogramowanie do naprawy uszkodzonych plików STL, gwarantujące optymalny proces druku 3D. Niektóre narzędzia można pobrać, inne są dostępne online, jako open-source lub płatne. Niezależnie od swojego poziomu powinieneś być w stanie znaleźć odpowiednie rozwiązanie dla siebie. Wśród najbardziej znanych są NetFabb i MakePrintable.

Narzędzia do zarządzania drukiem 3D

Jeśli musisz wykonać kilka wydruków 3D jednocześnie w różnych lokalizacjach lub jeśli Twoja firma posiada duży park maszynowy, istnieją rozwiązania do zarządzania drukarkami 3D, które ułatwiają pracę. Zazwyczaj obejmują one zdalny monitoring, zarządzanie wieloużytkownikowe, zoptymalizowane wypełnianie zasobników produkcyjnych czy lepszą kontrolę maszyn, a wszystko to w celu ułatwienia obsługi i automatyzacji etapów produkcji.

Niektóre z obecnie dostępnych programów to Octoprint, Astroprint lub PrintRun. Na przykład 3D Printer OS łączy różne drukarki 3D w sieci, aby koordynować cały druk i zwiększać produktywność. W przypadku producentów, wydawcy oprogramowania tacy jak Dassault Systèmes, Siemens, 3YOURMIND i AMFG również wprowadzili rozwiązania wychodzące naprzeciw tym potrzebom sektora.

Inne oprogramowanie do druku 3D

Jak już wiesz, jeśli chodzi o oprogramowanie do druku 3D, istnieje wiele narzędzi. Aby uzupełnić ten przegląd, prezentujemy 2 inne rodzaje rozwiązań:

– Oprogramowanie do ochrony Twoich projektów: na rynku dostępne są rozwiązania stworzone w celu ochrony Twoich danych oraz zapewnienia powtarzalności i identyfikowalności produkcji. Gdy użytkownik modeluje część, bardzo ważne może być zabezpieczenie niektórych danych, mniej lub bardziej wrażliwych, oraz zagwarantowanie, że przepływy cyfrowe są szyfrowane. Niektóre programy umożliwiają obecnie zabezpieczenie całego procesu, od CAD po produkcję. Tak jest na przykład w przypadku Identify3D.

– Aplikacje do skanowania 3D: jedną z opcji modelowania jest skanowanie 3D. Użytkownik może stworzyć plik 3D bezpośrednio na podstawie zeskanowanego obiektu. Obecnie istnieje wiele skanerów, ale czasem mogą one być trudne w obsłudze lub dość niedostępne. Aplikacje do skanowania 3D są dobrą alternatywą. Niektóre z nich można pobrać na smartfona, co pozwala na wykonanie skanowania bezpośrednio za pomocą aparatu w telefonie. Mamy tu na myśli w szczególności oprogramowanie do fotogrametrii, które, jak sama nazwa wskazuje, wykorzystuje fotografie do odtworzenia modelu cyfrowego. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, możesz zapoznać się z naszym rankingiem najlepszego oprogramowania do fotogrametrii dostępnego na rynku.

Powrót do blogu
author