3D Printing Technology and Design
3D Printing Technology
Il processo industriale di Additive Manufacturing (AM), detto anche 3D printing, è utilizzato per fabbricare oggetti partendo da modelli 3D computerizzati. Si caratterizza per la procedura costruttiva che prevede la deposizione di uno strato di materiale sopra l’altro, in opposizione alle metodologie tradizionali di produzione sottrattiva (tipica delle tradizionali macchine utensili, es. tornio, fresatrice, …) che partono da un blocco di materiale dal quale vengono rimossi meccanicamente trucioli.
Alcuni esempi di tecnologie additive sono la stereolitografia, la sinterizzazione di polveri tramite laser oppure innovative tecnologie basate sul getto di materiale e solidificazione a basse temperature.
Il termine AM si riferisce anche a tutto il processo di progettazione e simulazione dei componenti necessario per la preparazione dei modelli destinati alla fabbricazione.
Progettazione per Additive Manufacturing
La tecnologia additiva ha permesso e stimolato un nuovo approccio alla progettazione dei componenti, in particolare nelle loro forme e funzionalità.
Cosmos Italia può affiancarti nella progettazione di prodotti dedicati per la stampa 3D. Cosmos Italia propone la piattaforma Simcenter, sviluppata da Siemens Digital Industries Software, che permette di progettare i nuovi componenti dal foglio in bianco al calcolo delle distorsioni sul pezzo, riducendo significativamente le prove di stampa e aumentando la qualità del prodotto finale.
La simulazione del processo e la validazione FEA
Il processo, dalle richieste progettuali alla stampa 3D, può essere schematizzato nel caso di tecnologie DMLS / SLM basate su polveri metalliche e laser (Direct Metal Laser Sintering DMLS, Selective Laser Melting SLM) come segue:
Utilizzo delle capacità di modellazione di NX per realizzare la Design Space Geometry. Riutilizzo di tutte le informazioni CAD esistenti complete delle Functional Body. Realizzazione del massimo Design Space e della Keep Out Area
Utilizzo della NX Generative Design Technology che comprendente tutti gli strumenti di Ottimizzazione Topologica e di Performance. Realizzazione e calcolo del modello preliminare.
Generazione di geometrie Lattice per l’alleggerimento delle strutture, analisi FE di modelli misti con parti facettate e lattice. Simulazione CAE completa con Simcenter 3D e solutori Simcenter 3D for Additive Manufacturing. Analisi: Strutturali, Termiche, Dinamiche, Acustiche, Motion, etc. Ottenimento della miglior soluzione senza la costruzione di prototipi fisici.
Finitura del modello sfruttando le capacità di modellazione Generative Design con il rapido trasferimento ad una rappresentazione B-rep (superfici freeform) delle diverse geometrie faccettate provenienti dall’ottimizzazione o da operazioni di scan 3D.
Verifica del processo di stampa 3D con la definizione della compensazione geometrica a seguito del calcolo delle deformazioni termiche e meccaniche, definizione dei supporti e analisi dei singoli strati di deposizione. Ottenimento delle migliori condizioni di lavoro senza l’utilizzo di numerosi e costosi test e messe a punto della macchina.
Ottimizzazione Topologica Fluidodinamica
L’ingegnerizzazione generativa sta entrando in modo significativo nei vari processi grazie alla disponibilità del processo Additive Manufacturing. Come abbiamo descritto in precedenza, l’Ottimizzazione Topologica (TO) per problematiche strutturali è normalmente utilizzata nelle fasi preliminari dei progetti, mentre per le problematiche fluidodinamiche il costoso approccio trial-and-error è ancora diffuso.
Simcenter STAR-CCM+ permette di sfruttare appieno le caratteristiche del processo Additive Manufacturing tramite l’Ottimizzatore Topologico integrato. Questa modalità di lavoro sfrutta un potente metodo di ottimizzazione basato sui gradienti e permette di ottenere, già nelle fasi preliminari del progetto, il componente ottimizzato senza partire da un modello preliminare.
Sono così ottenibili prodotti più performanti che rispondono a tutte le esigenze progettuali.
