3DXpert voegt hightech 3D-printfunctionaliteit toe

10 april 2018

Inmiddels is 3D-printen niet meer weg te denken uit het huidige aanbod van productietechnieken. 3D-Printen heeft vele voordelen ten opzichte van de conventionele productietechnieken, zoals lage kosten voor enkelstuks, weinig verspilling van materiaal, een grote vormvrijheid en een hoge toegankelijkheid. 3D-Printers zijn beschikbaar voor vele toepassingen en materialen. Maar wil ik optimaal gebruikmaken van mijn 3D-printer, dan zal ik ook mijn ontwerpstrategie hierop aan moeten passen. Wat zijn de mogelijkheden hierin binnen SolidWorks?

 

Door Renso Kuster

Al vele versies beschikt SolidWorks over de mogelijkheid om een 3D-printer te voorzien van de juiste data om te kunnen printen. De overdracht van data naar de 3D-printer verloopt met behulp van een simpele ‘opslaan als’-actie naar bestandsformaten van STL, 3MF en AMF. Hierbij is STL al een oud formaat dat niet specifiek ontwikkeld was voor 3D-printen, maar inmiddels wel algemeen geaccepteerd is.
Het 3MF-formaat is wel specifiek ontwikkeld voor 3D-print-toepassingen en is voor iedereen bruikbaar die over Windows 8.1 of hoger beschikt met de daarin geïntegreerde printer drivers. Ook het AMF-formaat is specifiek voor 3D-printers en heeft als unieke eigenschap dat deze ook kleur en materiaaleigenschappen ondersteunt. Nadat deze bestanden zijn geëxporteerd, pakt de engineer deze op met de specifieke software van zijn printer om zaken zoals vulling en kwaliteit te bepalen als een post-processing-operatie.

3DXpert voor SolidWorks

Omdat 3D-printen extra mogelijkheden biedt, is het wenselijk om deze ook in een ontwerp toe te passen, zodat de engineer er zoveel mogelijk controle over heeft. Daarom heeft het de voorkeur om te werken in een natief model in plaats van een afgeleide. Hierin komt 3DXpert for SolidWorks om de hoek kijken. Deze tool, ontwikkeld door 3DSystems, is beschikbaar voor iedere SolidWorks 2018-gebruiker met een actief onderhoudscontract. De software biedt de mogelijkheid om het model eenvoudig te positioneren en te preparen – bijvoorbeeld door functies te bieden voor het verwijderen van gaatjes. De grootste meerwaarde van 3DXpert is echter dat het functionaliteit biedt voor het bepalen van structuren die het model optimaliseren.

3DXpert

Een voorbeeld van een lattice vakwerkstructuur.

In tegenstelling tot traditionele maakmethodes is bij 3D-printen het uitgangspunt voor het maken van een product geen massief stuk materiaal, waar materiaal uit verwijderd wordt zodat er een eindvorm ontstaat. Bij 3D-printen wordt alleen materiaal toegevoegd waar dat nodig is en dat bespaart zowel tijd als materiaal, want de doelstelling is zo min mogelijk materiaal toe te voegen. Dat moet natuurlijk wel met behoud van de oorspronkelijk gewenste sterkte, dus zal de ontwerper moeten nadenken over de structuren van de modelvulling. Hierin helpt 3DXpert met de functionaliteit voor lattice design. Kortweg betekent dit dat de ontwerper een massieve structuur vervangt door een vakwerkstructuur om materiaal en dus gewicht te besparen en daarmee dus ook productietijd. Dit is dus eigenlijk het tegenovergestelde van frezen of draaien waarbij de ontwerper het model lichter maakt door meer materiaal weg te halen en daarbij dus de productietijd verlengt. Voor 3D-printen geldt echter: hoe minder materiaal, hoe korter de printer nodig heeft om het eindresultaat te behalen.
De vakwerkconstructies vullen het hele model of delen ervan en zijn natuurlijk te configureren. De ontwerper kan de vorm en afmetingen wijzigen, zodat hij controle blijft houden over het eindresultaat. Dezelfde techniek met vakwerkconstructies is overigens ook toepasbaar bij het maken van de supportstructuren die de ontwerper kan definiëren om overhangende delen te ondersteunen tijdens het printproces.

Topologische optimalisatie

Wie kiest voor een 3D-printer als productiemachine, kan er het maximale uit halen door ook te ontwerpen met de mogelijkheden van de 3D-printer in het achterhoofd. Dit geeft soms hele andere, vaak meer organische vormen. In de natuur zijn er vormen die zo groeien en het is ook mogelijk om deze in SolidWorks te creëren. Dit noemen kan met behulp van topologische optimalisatie, een techniek waarbij de meest optimale vorm groeit op basis van de randvoorwaarden en de krachten die op het ontwerp van invloed zijn. Dit soort vormen zijn te ontwikkelen met behulp van SolidWorks Simulation. Hiermee is het mogelijk om SolidWorks te laten meedenken over de ideale vorm van een product.

3DXpert

Een topologisch ontworpen en 3D-geprinte Bugatti-remklauw.

Kosten van een 3D-print

Een veel gehoord argument voor 3D-printen zijn de relatief lage productiekosten. Maar hoe is hier nu inzicht in te krijgen? SolidWorks bevat de SolidWorks Costing-functionaliteit. Hiermee zijn de kosten te bepalen van frees-, spuitgiet- en plaatwerkproducten, maar ook van 3D-prints. Op die manier is het mogelijk om snel meerdere productietechnieken met elkaar te vergelijken en te bepalen welke techniek in combinatie met seriegrootte en producteigenschappen nu het meest attractief is. Na het invullen van een paar parameters zal de kostprijs berekend worden. Vervolgens is deze prijs als baseline in te stellen, zodat het mogelijk is om wijzigingen te vergelijken.

Conclusie

SolidWorks biedt een zeer complete oplossing voor iedereen die 3D-printen als een serieuze productiemogelijkheid ziet. Tools als 3DXpert for SolidWorks maken het mogelijk om de voordelen van 3D-printen volledig te benutten.

Renso Kuster renso@cadmes.nl is freelance redacteur voor CAD-Magazine. Wie meer informatie wil over SolidWorks of 3DXpert en de vervolgmogelijkheden kan contact opnemen met de auteur van dit artikel of een reseller.

Comments are closed.