Siemens NX do projektowania modeli pod druk 3D

W obecnych czasach powszechnym wymaganiem staje się wyjątkowość i szybkość dostarczenia zamówionego produktu. Zmusza to technologów do znajdowania nowych dróg pozwalających spełniać te wymagania. Druk 3D jest technologią pozwalającym znacząco skrócić czas potrzebny na dostarczenie gotowego wyrobu klientowi. 

Dzięki zastosowaniu technologii druku 3D konstruktorzy mogą upraszczać geometrię, poprzez połączenie pojedynczych części w jedną większą, ale za to bardziej złożoną. Druk pozwala również na stosowanie kształtów, które tradycyjnymi metodami obróbczymi jest bardzo ciężko uzyskać lub wręcz jest to niemożliwe do wykonania. Aby w pełni wykorzystać możliwości druku, niezbędny jest odpowiedni program CAD. Tutaj na horyzoncie pojawia się Siemens NX. 

Fot.: Kolejne etapy tworzenia implantu stawu kolanowego.

Coraz powszechniejsze i dokładniejsze skanery 3D pozwalają szybko dostarczyć skan części. Zeskanowana geometria może również pochodzić z rezonansów magnetycznych i być wykorzystywana do projektowania, np. implantów. W tym celu po wczytaniu zeskanowanej geometrii, co pokazujemy na przykładzie fragmentu stawu kolanowego, można zaprojektować fragment implantu, wykorzystując jako narzędzie skan. Taki sposób modelowania w znaczący sposób przyspiesza czas wykonywania gotowego wyrobu i dostarczenie go klientowi.

Tradycyjny sposób wytwarzania wymuszał na konstruktorze kształty, które przede wszystkim spełnią założenia konstrukcyjne, ale będzie je również można wykonać. Skutkowało to często tworzeniem elementów cięższych, ale za to prostszych w wykonaniu. Technologia druku 3D pozwala uwolnić kreatywność. NX umożliwia optymalizowanie kształtu. Technologia ta do zaprojektowania kształtu części wykorzystuje metodę elementów skończonych. Tworzenie takiej geometrii zaczyna się od zamodelowania przestrzeni, którą program może wykorzystać do stworzenia żądanego kształtu.

Fot.: Przestrzeń w której może powstać nowa część, fioletowy kolor, oraz obszarów chronionych, czerwony kolor i montażowych, niebieski.

Kolejnym krokiem jest wskazanie obszarów, które oprogramowanie ma pomijać, jeżeli takie występują w projekcie. Następnie definiowane są mocowania, np. otwory. Na samym końcu określa się obciążenia, jakie konstrukcja ma przenieść. Po chwili wyświetlona zostanie geometria, wyliczona przez program. 

Modele wykonane z wykorzystaniem optymalizacji topologii charakteryzują się kształtami „bionicznymi” dedykowanymi do druku 3D.

Druk 3D znajduje także coraz szersze zastosowanie w produkcji części zamiennych, np. motoryzacji. Poza elementami wewnątrz samochodu stosowane są coraz częściej elementy wnętrza pojazdu. Wymagania co do wyglądu dla takich części są większe. Siemens NX umożliwia dodanie do drukowanego komponentu faktury, np. skóry. W tym celu po wywołaniu odpowiedniej funkcjonalności, wybieramy fakturę w postaci pliku graficznego. Następnie wskazujemy lico, na jakim program ma odcisnąć strukturę.

Fot.: Fragment deski rozdzielczej przed nałożeniem faktury.

Kolejną funkcjonalnością ułatwiającą projektowanie części dedykowanych pod druk jest struktura siatkowa, Lattice Structures Design. Wiadomo, że jednym z czynników wpływających na koszt wydruku jest ilość materiału, jaki zostanie zużyty do wykonia gotowego wyrobu. Szczególnie jest to ważne w przypadku druku w metalu, SLM. Funkcjonalność pozwala na zmniejszenie wagi, nie tracąc nic z wytrzymałości modelu. Struktur siatkowa może być nakładana na modele 3D i na powierzchnie. Ponadto w niektórych przypadkach, np. formach, stosowanie struktur siatkowych umożliwia lepsze chłodzenie. 

Projektowanie części wykonywane w technologii druku 3D, wymaga od konstruktora zmiany podejścia w projektowanie części. Może on stosować lżejsze konstrukcje czy lepiej odprowadzające ciepło. Jednak aby jego praca była jak najszybsza i obarczona jak najmniejszą liczbą błędów, powinien być on wyposażony w odpowiednie narzędzie. Siemens NX jest rozwiązaniem pozwalającym szybko projektować części i złożenia wykorzystujące w 100% druk 3D. 

Źródło: GM System
Redaktor: MRR