Simufact Additive

Компьютерное моделирование процессов 3D-печати деталей из металлов

Ready to get started?

Talk to an expert and discover how Hexagon can support your organisation.
Simufact Additive

Использование Simufact Additive позволяет создавать детали с первой же попытки и даёт возможность просчитывать и минимизировать деформации и остаточные напряжения, выбирать оптимальное направление роста, оптимизировать поддерживающую структуру, уменьшать затраты материала и энергии, и в целом увеличивать эффективность производства за счёт замены натурных испытаний компьютерным моделированием.

Технологии 3D-печати   — это быстрорастущее и перспективное направление для промышленности.

3D-принтеры позволяют создавать детали, которые невозможно изготовить другими способами. К преимуществам аддитивных технологий можно также отнести возможность создания сложных сборок, без необходимости соединения множества частей друг с другом. Преимущества аддитивного производства достигаются за счет оперативности производства, возможности создания более легких деталей из меньшего количества материала, с меньшим количеством отходов и с меньшими затратами энергии, отсутствия необходимости использования дополнительного оборудования.

Несмотря на явные достоинства аддитивных технологий, существующие промышленные системы 3D-печати имеют и явные недостатки. В первую очередь — это коробление детали при печати, что приводит к искажению её формы и превышение допусков на размеры. Кроме этого, в процессе печати в детали могут возникать большие напряжения и деформации, что может приводить к возникновению трещин, отрыву поддержек и другим проблемам, вплоть до разрушения детали в процессе производства. К другим проблемам этой технологии можно отнести качество поверхности деталей, включая наличие дефектов и пор, а также низкую производительность процесса печати.

Тем не менее, эти недостатки могут быть нивелированы при использовании компьютерного моделирования, которое позволяет быстро и с небольшими затратами проводить виртуальную отработку технологических процессов. Комбинация расчётных и экспериментальных методов позволяет расшить область применения аддитивных технологий в промышленности. В первую очередь это быстрое создание опытных образцов и производство деталей малыми партиями, а также производство деталей сложной формы, которые невозможно произвести другими способами.

Для моделирования технологических процессов наиболее эффективно использовать специализированное программное обеспечение. Корпорация MSC Software предоставляет пакет Simufact Additive, предназначенный для моделирования аддитивных технологий методом расплавления материала в заранее сформированном слое (SLS, SLM, LBM, DMLS, EBM)

Bracket distortion after cutting the base plateManifold part effective stress after cutting the base plateManifold part distortion after cutting the base plateDistortion of an additively manufactured headBracket distortions after cutting base plate - horizontal orientationBracket distortions after cutting support - horizontal orientationResidual stress after manufacturingManifold part distortion after cutting the base plateSimufact AdditiveResidual stress after heat treatmentSimufact AdditiveSimufact Additive

Simufact Additive позволяет производить проработку и оптимизацию технологического процесса печати на 3D-принтерах. Этот пакет даёт возможность вычислять деформации в детали, а также получать состояние детали после термической обработки, удаления опорной плиты и поддерживающей структуры. Таким образом, используя компьютерное моделирование, ещё до начала собственно процесса изготовления изделия, можно подобрать оптимальное направление печати и оптимизировать форму поддерживающей структуры. Кроме этого, можно минимизировать деформации и остаточные напряжения в детали и уменьшить или вообще избежать искажения её формы, что позволит печатать детали с требуемой точностью с первой же попытки.

Компьютерное моделирование промышленных аддитивных технологий хорошо интегрируется в общую линейку технологий MSC Software. Процесс проектирования может начинаться с топологической оптимизации в MSC Apex Generative Design. В результате можно получить оптимальную с точки зрения прочности форму детали. При этом, нет необходимости учитывать ограничения, накладываемые традиционными способами производства детали. Затем, в пакете Simufact Additive моделируется собственно процесс 3D-печати металлической детали. После этого можно промоделировать процесс термообработки, необходимой для снятия внутренних напряжений. Следующим этапом моделируется обрезка и удаление опорной плиты и затем удаление поддерживающей структуры. При необходимости, моделируется процесс горячего изостатическое прессования (ГИП). Результаты моделирования с любой стадии процесса могут быть переданы в другие пакеты корпорации MSC Software. Например, в пакете Marc можно производить анализ прочности с учётом остаточных деформаций в детали, а в MSC Fatigue можно спрогнозировать долговечность.

В результате расчёта можно в любой момент времени, на любом этапе, получить коробление, напряжения и деформации в любой точке и в любом сечении детали.

Эффективным способом применения Simufact Additive является моделирование компенсации искажений формы. На первом этапе моделируется процесс печати исходной модели. В результате получается деталь со значительными деформациями. Далее производится инвертирование этих деформаций. Таким образом, получается геометрическая модель детали, но не идеальной формы, а с упреждающей компенсацией искажений. Вторым этапом моделируется процесс печати этой измененной модели. В результате печати такой модели получается деталь практически идеальной формы.

Основные преимущества пакета Simufact Additive:

  • Новая концепция интуитивно понятного, легкого в освоении и использовании графического интерфейса позволяет начать анализ в течение нескольких минут;
  • Быстрое проведение расчетов на настольных компьютерах и даже ноутбуках;
  • Масштабируемое решение, позволяющее выбрать между быстрым расчётом для решения основных проблем и подробным исследованием для глубокого изучения задачи;
  • Быстрое создание воксельных сеток на любых деталях и поддерживающих структурах;
  • Охват всей производственной цепочки вплоть до конечного результата, включая 3D-печать, ТО, обрезку от опорной плиты, удаление поддержек и ГИП; и использовании графического интерфейса позволяет начать анализ в течение нескольких минут;
  • Современные и надёжные технологии, использующие в качестве решателя Marc — лидирующую систему компьютерного инженерного анализа нелинейных процессов;
  • Помощник позиционирования детали, позволяющий выбрать её наилучшее положение в пространстве камеры принтера по заданным критериям;
  • Партнёрство с компанией Materialize (Materialise Magics), расширяющее способы создания эффективных поддерживающий структур;
  • Автоматическая оптимизация поддерживающих структур;
  • Автоматизированный рабочий алгоритм упреждающей компенсации искажений итерационно меняет форму детали до удовлетворения критерия «приемлемое искажение».

Узнайте больше о возможностях и областях применения на веб-сайте Simufact.

Exactly the right metal AM process you need

Metal Powder Bed Fusion (PBF) is an advanced additive manufacturing technique that creates complex metal parts by selectively fusing layers of metal powder using a high-energy laser.

The process involves depositing a thin layer of metal powder and then using the energy source to melt and solidify the powder. As each layer fuses, a three-dimensional object is built up step by step with precise geometry and intricate internal structures.

Simufact Additive can simulate the entire process and prevent costly issues during manufacturing.

Metal Binder Jetting is an innovative additive manufacturing process where repeatedly a liquid binding agent is selectively deposited onto a layer of metal powder. Step by step they then form a 3D part but within a fragile and unfinished state, the 'green part'.

After the printing process, the green part undergoes a secondary step to sinter the metal particles, resulting in a dense, functional metal component.
Simufact Additive offers the first dedicated multi-physics Metal Binder Jetting sintering simulation solution focusing on distortion due to the post build sintering process and its automated distortion compensation.

PBF process and defect analysis (PDA)

Simufact Additive’s Defect Prediction Solution revolutionizes Metal Laser Powder Bed Fusion with a multi-scale approach. Swiftly predict defects and optimize local parameters, all within full-scale geometries. This hybrid analytical-numerical model-based module enables rapid thermal history and defect prediction at individual scan vector and powder layer levels. Predict and mitigate risks of keyholing, lack of fusion, balling up, and surface roughness.

Machining is a subtractive manufacturing process that involves removing material from a workpiece to achieve the desired shape, size, and finish.

It typically involves using various cutting tools to remove excess material from a solid block or piece of material. This process is used to create precise and intricate components with specific dimensions and surface qualities. Machining is often required when 3D prinited metal parts need to match tight tolerances.

The module within Simufact Additive for subtractive manufacturing simulation, called machining, allows to simulate the effects of subtractive manufacturing processes on the part geometry and the residual stresses.

Geometry inspection is the process of evaluating the physical dimensions, shapes, and features of an object to ensure that it meets the specified design requirements. This is crucial to verify the accuracy and quality of manufactured parts.

Various measurement techniques and tools, such as coordinate measuring machines (CMMs), laser scanners, and 3D scanners, are used to capture detailed data about a part's geometry. The collected data is then compared to the original design specifications to identify any deviations or defects. This can be done with Simufact Additive to identify critical areas which require further investigation.

Directed Energy Deposition (DED) is an additive manufacturing process that involves precisely depositing material, in the form of powder or wire, onto a substrate using a focused energy source. This energy source can be a laser, electron beam, or plasma arc. The material is melted as it is deposited and fuses with the substrate or the previously deposited layers. DED is used to build up complex three-dimensional structures, repair existing components, or add material to modify surfaces.

This particular technology can be simulated in detail with Simufact Welding.

Print your 3D AM parts first-time-right with Simufact Additive

Optimise

Design and optimise your metal AM process:

  • Optimise the build-up orientation and the support structures
  • Compensate distortion automatically to print the part as-designed
  • Indicate criteria-based part failures, e.g. recoater crashes or risk of cracks
Reduce costs icon. Product benefit.

Costing – Estimate your costs for single parts and the entire printing job.

Knowledge

Simplicity – No expert knowledge required as the software solution is designed to be user-friendly, intuitive and process-oriented.

Sustainability

Sustainability – Save material, time and money by replacing expensive and time-consuming physical tests with virtual tests.

"Additive manufacturing simulation methods helped in achieving a lightweight structure, distortion-free model, without residual stresses, which is more helpful to the AM designers to print the parts physically first time right."
Radhakrishnaiah Bathina
Technical specialist,
Bosch India

Learn more about Simufact Additive

Related articles

E-Book

Additive Manufacturing 2020

Smarter 3D Printing - First Time Right by Design.

E-Book

Design for AM

Empowering an industrial-scale future.

White Paper

Reducing costs through virtual simulation

Recognizing optimisation potential in product development and implementing in the manufacturing process.

Ready to get started?

Talk to an expert and discover how Hexagon can support your organisation.