軟件：金屬3D打印獲得成功和豐厚利潤的關鍵要素

金屬 3D 打印正在顛覆制造流程。復雜的形狀、增強的功能屬性以及輕量化均為增材制造 (AM) 提供了一些獨特的優(yōu)勢。盡管目前存在許多有關打印技術、材質和硬件的信息，但有一個關鍵要素 卻 鮮有提及：為金屬增材制造提供集成式軟件解決方案的需求。

要想進行成功的打印，3D CAD 模型和優(yōu)質的打印機還遠不夠。金屬增材制造 (AM)軟件處理打印零部件所需的所有準備和優(yōu)化操作，從而達到理想的 CAD 模型規(guī)格。

本文提供增材制造 (AM)準備和優(yōu)化流程的概述，闡述了軟件對于所有增材制造業(yè)務盈利的重要性，還對研究增材制造 (AM)軟件解決方案時所應尋求的內容給出了建議。

注意差距設計軟件中的 3D CAD 模型與增材制造 (AM)準備數(shù)據(jù)（與 3D 打印的成功與否密切相關）之間存在著差距。CAD 解決方案不包括將文件準備好用于增材制造的合適工具。因此，直接發(fā)送 CAD 文件進行3D打印通常都會以失敗告終。

金屬 3D 打印要想不斷成功，需要一系列使用專業(yè)工具的準備活動。沒有適當?shù)臏蕚洌�即使有好的金屬打印機，獲取良好的金屬打印很富有挑戰(zhàn)性，雖然并非不可能。

AM 增材制造軟件 – 縮小差距
為了縮小差距，需要使用專業(yè)的增材制造 (AM) 軟件，以便優(yōu)化模型并為打印準備建模。

AM 增材制造工作流程 – 準備和優(yōu)化
導入
使用網(wǎng)格或實體 3D CAD 模型并進行打印可行性檢查。如有需要，可以調整或修復模型以使其具有打印可行性。

定位和修改
按照打印時間、表面質量、材料消耗等標準，讓零部件適應打印托盤以得到最佳結果。制造過程所需的修改（如，為打印后機械操作添加材料）可應用于該模型。

優(yōu)化結構
添加體積和表面晶格來減少重量或加強零部件的功能屬性。

支撐
設置消除變形和構建故障所需的支撐結構。

模擬
分析整個構建流程以預測故障并最大程度地減少打印的測試次數(shù)。

AM 增材制造工作流程 – 制造
制定打印策略
針對零部件的不同區(qū)域制定不同的打印策略，在保障所需質量的同時，優(yōu)化打印時間。

計算掃描路徑
將零部件分為多個虛擬的切片并為每一塊切片計算精確的打印頭路徑，從而確保質量和可重復性。

配置建模板
在托盤上確定多個零部件的位置以充分利用打印機資源并發(fā)送打印任務。

后處理
完成零部件制造：移除支撐，加工高質量的曲面區(qū)域，以及鉆孔、攻絲或修整孔。


AM 增材制造軟件的目標
就增材制造流程來說，增材制造 (AM)軟件有四大目標：
實現(xiàn)成功打印
執(zhí)行增材制造所需的所有準備工作，例如：設置正確的方位、為達到打印可行性作出修改、創(chuàng)建支撐結構
優(yōu)化設計
獲取最佳的增材制造設計，例如：減少重量、增強功能屬性等
最大限度的減少設計到制造的交付時間
簡化打印準備，優(yōu)化工作流程
降低運營總成本
最大限度地減少打印時間、材料消耗和后處理的工作量

并非所有的增材制造 (AM)軟件解決方案都是相同的
現(xiàn)今，市場中的增材制造 (AM)軟件解決方案分為兩大類：獨立的增材制造 (AM)軟件解決方案和集成式增材制造 (AM)軟件解決方案

獨立的 AM 增材制造軟件解決方案
增材制造 (AM)準備和優(yōu)化流程是一系列獨立的步驟。獨立的增材制造 (AM)軟件解決方案描述的是各自處理增材制造 (AM)流程不同部分的產品，并且需要使用其他的產品來構成完整的工作流程。

增材制造 (AM)工作流程并非單向的工作流程。除了設計初期所進行的修改，可能還需要返回改變一些設置，從而讓模型在該過程中的后期具有打印可行性。例如，模擬結果可能會顯示建模失敗，這就需要改變支撐結構或方向，這反過來也可能影響晶格結構。除了需要考慮與打印相關的變更，客戶可能還需要隨時發(fā)起技術更改指令 (ECO)，該指令需要在現(xiàn)有設計的整個階段內順利地集成幾何變更。

因此，一種好的增材制造 (AM)解決方案不僅應該處理所有不同的步驟，還應該有效地解決它們之間的交互問題。當采用獨立的 AM 增材軟件解決方案時，這種交互毫無效率。雖然含有多種軟件解決方案、不同的環(huán)境和文件格式，但由于經(jīng)過多次數(shù)據(jù)傳輸和轉換，這種笨重、重復的流程是非常費時的并且容易出錯。雖然使用多個軟件可能在原型制造或試驗增材制造早期是可以接受的，但是這種方法并不能讓使用增材制造成為主流的制造技術。

集成式增材制造 (AM)軟件解決方案
集成式增材制造 (AM)軟件解決方案是一種單一的軟件解決方案，它可以處理整個增材制造 (AM) 工作流程，該流程的每個功能都能順利交互。

這種由集成式 增材制造 (AM)軟件提供的簡化的工作流程在優(yōu)化 AM 運營總成本 (TCO)方面起著關鍵作用，因此對制造商的盈利來說也至關重要。
因為在增材制造 (AM)流程的所有階段都能對 CAD 模型作出更改，所以該工作流程的每一個功能之間的輕松交互就變得至關重要。

以下的示例突出了集成式解決方案的重要性：
• 將分析和模擬作為設計環(huán)境的一部分有利于輕松識別問題，并可以按要求對模型作出變更，這樣就可以優(yōu)化耗時的流程。
• 改變孔直徑或零部件方向以及自動調整晶格結構。
• 客戶發(fā)起了變更指令，需要系統(tǒng)相應地更新所有設計流程。通過基于參數(shù)歷史記錄的系統(tǒng)即可輕松地完成幾何變更的順利集成。

挖掘您的競爭優(yōu)勢
簡化的 AM 增材制造工作流程縮短了從設計到制造的交付時間， 還可以將生產級的增材制造集成到您的業(yè)務中。在殘酷的市場中挖掘和維持競爭優(yōu)勢是長期盈利的關鍵所在。是否采用簡化的增材制造 (AM)工作流程可以決定是保持您的優(yōu)勢還是將優(yōu)勢輸給競爭對手。

生產效率對于快速獲取增材制造投資回報和提高業(yè)務利潤起著至關重要的作用。簡化的 AM 增材制造流程有助于您減少交付時間，從而您可以滿
足客戶最苛刻的截止日期并贏得新客戶。也可以避免由于多次數(shù)據(jù)傳輸操作所造成的失誤，因此降低了您的底線成本，如運營成本、打印時間和材料消耗；同時，更快的上市時間可提高您的營收。

選擇正確的增材制造 (AM)軟件解決方案可以讓您最大程度地獲取增材制造 (AM)軟件投資回報并對您的競爭力長期產生的積極影響。

在增材制造 (AM)軟件中尋求的內容
盡管增材制造 (AM)軟件的成本通常只是打印機成本的一小部分，但它對于增材制造流程的全部運營總成本的影響卻是極大的。

選擇打印機和材料后，影響建模運營總成本的參數(shù) – （如，優(yōu)化和工作流程效率） - 全部由增材制造 (AM)軟件控制。因此，在尋求增材制造解決方案時，要特別留意增材制造 (AM)軟件的選擇。

幫助您選擇自己的增材制造 (AM)軟件解決方案：
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在增材制造 (AM)軟件供應商中 尋求的內容
一個詞：專業(yè)知識。
增材制造 (AM)軟件解決方案必須包含多門學科的深厚專業(yè)知識，如 CAD、分析、打印和后處理。供應商開發(fā)和支持的增材制造 (AM)軟件存在明顯的優(yōu)勢，他們在 3D 打印的各方面都有著豐富的專業(yè)知識，包括向客戶提供設計和打印服務的實踐經(jīng)驗以及自己制造打印機。


盡管使用同一個供應商的增材制造 (AM) 軟件和打印機有著獨特的優(yōu)勢，但不一定要將兩者一起購買。集成式軟件解決方案在多種打印機上兼容，益處諸多

3DXpert™
3D Systems 的一體化集成式增材制造 (AM)軟件。
3DXpert 為整個金屬增材制造流程提供單一的集成式解決方案，從打印前準備、打印優(yōu)化和模擬設計到打印后編寫后處理CNC減材加工操作程序。

此外，3DXpert 提供了比零部件總和更大的完整的解決方案。它不僅按照相同的模式結合了所有的設計、模擬和優(yōu)化工具，而且還通過使用整個流程相同的環(huán)境提供完全簡化的流程。展望金屬增材制造的未來，3DXpert 提供的簡化工作流程是成功進行生產級金屬 3D 打印、降低風險、提高生產效率以及減少金屬增材生產的運營總成本的關鍵組成部分。

客戶案例
位于美國俄勒岡州的 Metal 技術 (MTI) 公司在金屬制造方面有著 40 多年的經(jīng)驗，并因其豐富的功能和高質量的產出而獲得客戶極大的贊譽。MTI 公司始終在尋求著新的優(yōu)勢，迫不及待地想采用 3DXpert™ 軟件 – 行業(yè)首個全面的金屬增材制造解決方案。

“我們從最初的使用至少 3 種不同的軟件系統(tǒng)生產成品到用現(xiàn)在一種系統(tǒng)就能完成所有流程，”MTI 公司的技術總監(jiān) Jason Stitzel 表示。“3DXpert 提供了我們生產幾何形狀所需的一切工具和我們的 3D 打印機用單個軟件包進行生產可以理解和使用的文件。”

除了使用單個軟件包的工作效率外，3DXpert 已申請專利的 3D Zoning 功能還讓 MTI 提高了 40% 的生產效率。3DXpert 最多可以減少 75% 的文件處理時間，很快就在 MTI 公司見證了成效。“在使用 3DXpert 前，通過切片機生產一個復雜的部件需要花將近 20 個小時的時間來處理、切片、運行參數(shù)和創(chuàng)建建模文件。有了 3DXpert，我們僅用 4 個小時就可以完成同樣的建模。現(xiàn)在，如果我們在星期五收到文件，周末就可以開始生產而不用拖到下周。采用以前的工作流程，那根本就不可能、

“3DXpert 改變了游戲規(guī)則！它簡化了我們的工作流程，不再需要使用多個系統(tǒng)。我們很快發(fā)現(xiàn)的一大優(yōu)點是具有 CAD 參數(shù)化接口，能夠直接在 CAD 上操作。我們現(xiàn)在無需轉換 STL 格式就可以處理數(shù)模，并享有快速設計支撐的自由、滿足增材制造的特定要求。此外，我們可以完全掌控打印 參數(shù)，開發(fā)自己的打印策略，將促使我們的生產力提高到一個新的水平。”

——Scarlett Inc.公司3D打印服務部Mike McLea

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