Модуль VoxelDance Engineering

VoxelDance Engineering — модуль комплекса программных решений VoxelDance Additive, предназначенный для инженерного моделирования и прогнозирования поведения деталей при селективном лазерном плавлении металлического порошка (SLM/LPBF). Решение позволяет еще до запуска 3D-печати оценить потенциальные проблемы, связанные с деформациями, напряжениями, перегревом и образованием трещин, а затем скорректировать технологический процесс, конструкцию поддержек или геометрию детали. Это снижает количество пробных итераций, уменьшает риск брака и помогает повысить стабильность серийного производства.

Моделирование SLM-процесса

В основе VoxelDance Engineering лежит многоуровневый подход к моделированию, включающий тепловой, механический и термомеханический анализ. Программа позволяет исследовать влияние процессов, возникающих во время послойного плавления металлического порошка лазером, на итоговую геометрию и механическое состояние изделия. Такой подход помогает заранее выявлять потенциально проблемные области и принимать решения еще до фактического изготовления детали.

Прогнозирование дефектов

Одной из ключевых задач VoxelDance Engineering является прогнозирование дефектов, которые могут возникнуть при SLM-печати. ПО предназначено для анализа:

• высоких деформаций и напряжений;
• возможного появления трещин;
• перегрева заготовки;
• коробления и других проблем, связанных с термическим воздействием;
• поведения детали и поддерживающих структур в процессе печати.

Результаты моделирования позволяют оценить технологичность выбранной конфигурации и при необходимости внести изменения до запуска дорогостоящего производственного цикла. Согласно предоставленной документации, эффективность расчетного метода VoxelDance Engineering подтверждена более чем 1000 решенными задачами для валидации и верификации расчетного метода. Это свидетельствует о применении программного решения для проверки расчетных моделей и анализа реальных производственных сценариев.

Оптимизация поддержек

VoxelDance Engineering может использоваться для разработки и оптимизации поддерживающих структур. Инженер получает возможность оценить, насколько выбранная конфигурация поддержек контролирует деформации детали, и при необходимости изменить их расположение или конструкцию.

Практический пример применения VoxelDance Engineering показывает, что моделирование позволяет итерационно корректировать поддержки до получения устойчивого варианта печати. В одном из рассмотренных случаев оптимизация позволила сократить объем поддержек до 60%, а время моделирования составило около 3 часов при продолжительности фактической печати более 50 часов.

Компенсация деформаций

Программа предназначена не только для выявления проблем, но и для их предотвращения. На основании результатов симуляции инженер может определить зоны потенциальных деформаций и использовать полученные данные для корректировки модели или технологических параметров. Функция компенсации деформаций помогает повысить соответствие напечатанной детали исходной геометрии и сократить количество повторных производственных циклов.

GPU-вычисления

VoxelDance Engineering использует вычисления на GPU для ускорения моделирования SLM-процесса. По данным разработчика и материалов российского представительства, применение GPU позволяет многократно ускорить расчеты; в опубликованных материалах заявляется ускорение GPU-вычислений примерно в 5–10 раз по сравнению с базовым подходом.

Это особенно важно при работе с крупными или сложными деталями, когда проведение нескольких расчетных итераций необходимо для поиска оптимального варианта технологической подготовки.

Интеграция с VoxelDance Additive

VoxelDance Engineering интегрируется с программным комплексом VoxelDance Additive, что позволяет связать расчетную подготовку с последующей подготовкой данных к аддитивному производству. В материалах VoxelDance Engineering отдельно отмечается возможность прямой интеграции с VoxelDance Manufacturing/Additive и подготовки исходных данных для расчетов в единой программной среде.

VoxelDance Additive включает инструменты редактирования 3D-моделей, генерации поддержек, 2D/3D-нестинга и слайсинга для технологий LPBF/SLM, SLA, DLP и SLS.

Понятный интерфейс для инженеров

Программное обеспечение ориентировано на практическое применение в инженерных и производственных задачах. Интуитивно понятный интерфейс упрощает настройку расчетов, анализ результатов моделирования и последующую корректировку технологической подготовки.

Снижение затрат и производственных рисков

Использование VoxelDance Engineering позволяет перенести часть технологических экспериментов из производственного процесса в цифровую среду. Вместо последовательного изготовления нескольких пробных деталей инженер может предварительно проверить различные варианты и выбрать наиболее перспективный.

Такой подход помогает:

• сократить количество пробных печатей;
• уменьшить расход металлического порошка;
• снизить риск брака дорогостоящих деталей;
• оптимизировать поддерживающие структуры;
• сократить время разработки технологии;
• повысить стабильность SLM-производства;
• быстрее подготовить сложные детали к серийному изготовлению.

Именно прогнозирование производственных проблем до запуска оборудования является основным назначением VoxelDance Engineering.

VoxelDance Engineering объединяет моделирование SLM-процесса, прогнозирование дефектов, анализ термических и механических воздействий, оптимизацию поддержек и компенсацию деформаций в едином инженерном решении. Программа помогает перейти от подхода «напечатать и проверить» к предварительному цифровому анализу, позволяя выявлять потенциальные проблемы еще до запуска оборудования и тем самым повышать эффективность, предсказуемость и экономичность металлической 3D-печати.

Примеры

Крупная деталь размером 255×320×945 мм требовала высокой точности геометрии лопасти. Однако после печати возникали деформации, вызванные неравномерным охлаждением материала. Ручная корректировка CAD-модели не позволяла точно спрогнозировать и компенсировать все термоупругие изменения, поэтому готовое изделие нередко выходило за пределы допуска и требовало повторной печати.

Функция Compensation автоматически проанализировала возникающие деформации, рассчитала необходимую компенсацию и скорректировала геометрию модели в обратную сторону. Расчёт занял 16 часов — существенно меньше времени, которое аналогичная задача может потребовать в специализированных CAE-системах.

В результате уже после первой печати деталь соответствовала заданным допускам. Отсутствие повторных итераций позволило сократить производственный цикл и ускорить вывод изделия на рынок.

В производстве обуви точность пресс-формы напрямую влияет на качество готовых изделий. При литье термопластов даже отклонение в 0,5 мм может привести к неплотному сопряжению элементов формы. Ранее компенсацию возникающих деформаций выполняли вручную на основе данных 3D-сканирования, что занимало несколько дней и требовало значительного опыта инженера.

В рамках проекта специалисты провели симуляцию печати с разрешением расчётной сетки 1%. После применения автоматической компенсации величина деформации снизилась с 0,601 до 0,188 мм, что соответствует заданному допуску ±0,3 мм. Дополнительно программа автоматически оценила влияние скорректированной геометрии на теплоотвод в процессе печати.

В результате пресс-форма была собрана без дополнительной механической подгонки. Это позволило сократить количество итераций и ускорить запуск серийного производства обуви.