10 Unternehmen, die modernste 3D-Druck-Simulationssoftware anbieten

Wie wir bereits gesehen haben, expandiert der 3D-Druck schnell über das Prototyping hinaus in die Produktion. Dieser Übergang ist jedoch nicht ohne Herausforderungen, da Prozesswiederholbarkeit und Qualitätssicherung zwei von vielen Herstellern genannte Themen sind. Es überrascht daher nicht, dass Hersteller nach Möglichkeiten suchen, AM-Prozesse im Hinblick auf eine höhere Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit zu optimieren.

Simulationssoftware könnte ein Weg sein, dies zu erreichen. Durch die Ermöglichung von Konsistenz und höherwertigen Teilen ist die Simulation ein Werkzeug, das AM-Prozesse weiter verbessern kann. Aus diesem Grund haben wir eine Liste von 10 Softwareunternehmen zusammengestellt, die innovative Simulationslösungen für die AM-Produktion mit ihren wichtigsten Funktionen anbieten. Aber zuerst wollen wir herausfinden, warum Simulation für die additive Fertigung wichtig ist.

Die Vorteile der 3D-Druck-Simulationssoftware

Die Herstellung erfolgreicher 3D-gedruckter Teile erfordert ein Verständnis der Design- und Produktionsprozesse. Metallteile können beispielsweise aufgrund von Porosität schlechte mechanische Eigenschaften aufweisen oder sich aufgrund von Eigenspannungen verformen. Bei Kunststoffen können sich Teile verziehen, versagen oder Probleme mit der Betthaftung haben. Während Unternehmen, die nach einem wiederholbaren Prozess suchen, eine Versuch-und-Irrtum-Methode ein gängiger Ansatz ist, kann dies die mehrfache Änderung der Druckparameter beinhalten, bevor ein erfolgreicher Druck erzielt wird.

Die Antwort auf Teilequalität und Wiederholbarkeit beim 3D-Druck kann in Simulationssoftware liegen. Dies bezieht sich auf jede Simulation des 3D-Druckprozesses und einige der wichtigsten Vorteile sind:

• Größere Erfolgschancen :Simulationssoftware kann helfen, Druckfehler zu vermeiden, indem das Design und die Leistung eines Teils bewertet werden.
• Ein besseres Verständnis von AM-Prozessen :Mit der 3D-Druckprozesssimulation wird es einfacher, Schlüsselvariablen wie Druckausrichtung, Laserleistung und -geschwindigkeit, Lage der Stützen und deren Einfluss auf die zu druckenden Teile zu verstehen.
• Produktion optimieren :Da die Simulation dazu beiträgt, die Wahrscheinlichkeit einer Teileverformung zu verringern, können die Produktions- und Nachbearbeitungsgeschwindigkeit erhöht und der Druckprozess wiederholbarer gemacht werden.

• Reduzierte Kosten :Die Teilesimulation kann die Gesamtkosten der additiven Fertigung senken, indem die Materialverschwendung durch fehlgeschlagene Drucke minimiert wird.

10 Simulationssoftwareoptionen für den 3D-Druck

1. ANSYS Additiver Druck

Unterstützte Technologien :SLM/DMLS

Angebote :Die Additive Print-Software des US-amerikanischen Engineering-Simulationsunternehmens ANSYS hilft bei der Validierung des Designs von Metallteilen durch Vorhersage verschiedener Elemente des Druckprozesses. Beispielsweise kann die Software dabei helfen, die Herstellung eines Teils zu visualisieren und Einblicke in potenzielle Verzerrungen und Bereiche eines Teils zu geben, die von Restspannungen betroffen sein können. Mit der Software lassen sich auch automatisch optimale Stützstrukturen erstellen und verzugskompensierte STL-Dateien erzeugen.

Zusätzlich zu seiner Additive Print-Lösung bietet ANSYS auch Additive Suite und Additive Science an. Ersteres umfasst zusätzliche Funktionen wie Topologieoptimierung und thermische Analyse. Letzteres wird für die Feinabstimmung von Maschinen- und Materialparametern sowie für die Mikrostruktursimulation verwendet, die hilft, die Eigenschaften des endgültigen gedruckten Teils zu verstehen.

2. FLOW-3D von Flow Science

Unterstützte Technologien :SLM/DMLS, DED, Binder Jetting

Angebote :FLOW-3D wurde von Flow Science mit Hauptsitz in den USA entwickelt und ist in der Lage, Aspekte verschiedener 3D-Druckprozesse zu simulieren, einschließlich Pulverbettfusion, DED und Binder Jetting. Mit Pulverbett-Fusionstechnologien kann FLOW-3D verwendet werden, um die Pulververteilung, das Laserschmelzen von Pulver, die Schmelzbadbildung und die Erstarrung zu simulieren. Auf diese Weise können Benutzer thermische Verformungen, Porosität und andere Probleme, die die Qualität eines 3D-gedruckten Teils beeinträchtigen, genau bewerten.

FLOW-3D kann ein nützliches Werkzeug für Forschungslabore und akademische Universitäten sein, die neue Metallpulver für die additive Fertigung entwickeln. Mit einem multiphysikalischen Ansatz für den Druckprozess bietet das FLOW-3D wertvolle Prozesseinblicke, die helfen, Druckparameter zu optimieren und ein besseres Verständnis der Pulvermikrostruktur zu ermöglichen.

3. COMSOL Multiphysics®

Unterstützte Technologien :SLM/DMLS, SLS, FDM

Angebote :Die Software COMSOL Multiphysics®, entwickelt von der niederländischen Firma COMSOL, zielt darauf ab, den additiven Fertigungsprozess für Kunststoffe und Metalle zu optimieren. Die Software hilft bei der Vorhersage der mechanischen und mikrostrukturellen Eigenschaften des Endprodukts wie Endform, Verformung und Spannungsniveaus. Durch Modellieren und Bewerten von Prozessparametern identifiziert die Software von COMSOL die beste Druckstrategie und Teilegeometrie, um die richtige industrielle Qualität für ein gedrucktes Teil zu erreichen.

Die Software könnte eine nützliche Ergänzung für Forschungsteams sein, die additive Fertigungsverfahren untersuchen, sowie für industrielle Anwender, die die Qualität und Leistung ihrer additiv gefertigten Teile überprüfen möchten.

4. ESI Additive Fertigung

Unterstützte Technologien :SLM/DMLS, DED

Angebote :Das französische Unternehmen ESI hat sein Simulationstool mit Schwerpunkt auf der Identifizierung von Herstellungsfehlern, Eigenspannungen und Porositätsgraden entwickelt. Durch den Umgang mit mehreren physikalischen Aspekten des Druckprozesses kann ESI Additive Manufacturing das Verhalten eines Teils während des Baus sowie seine endgültigen Materialeigenschaften und -qualität (z. B. Oberflächenrauheit und Verformungen) nach dem Entfernen von der Bauplattform vorhersagen .

5. GENOA 3DP der AlphaSTAR Corporation  

Unterstützte Technologien :SLS, SLM/DMLS

Angebote :Die GENOA 3DP-Simulationssuite richtet sich an Forscher und kommerzielle Anwender und kann Verformungen, Eigenspannungen, Brüche und Hohlräume in additiv hergestellten Teilen vorhersagen. Um optimale Druckbedingungen zu finden, bietet das Softwaretool Ingenieuren eine Plattform, um AM-Material- und Prozessparameter zu replizieren und die Schwachstellen dieser Parameter zu bewerten. Obwohl GENOA 3DP ursprünglich mit Blick auf Thermoplaste entwickelt wurde, wurde das Simulationstool kürzlich aktualisiert, um Metall-AM-Simulationsfunktionen hinzuzufügen.

6. Digimat-AM von e-Xstream

Unterstützte Technologien :FDM, SLS

Angebote :Digimat-AM ist die Lösung von e-Xstream zur Simulation von 3D-Druckprozessen in Kunststoffen und Verbundwerkstoffen. Die Digimat-AM-Software verfügt über eine integrierte Materialdatenbank, die die Berechnung der mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften eines Materials sowie des Verzugs, der Eigenspannung und der Porosität eines Teils ermöglicht.

Eine interessante Funktion von Digimat-AM ist die Möglichkeit, die Teileleistung in Bezug auf die Ausrichtung während des Druckvorgangs zu analysieren. Diese Funktion ist besonders wichtig für FDM, wo die Z-Achse eines Teils normalerweise viel schwächer ist als die X- und Y-Achse. Mithilfe der Simulationsdaten können Ingenieure die beste Druckausrichtung finden, um sicherzustellen, dass die Bereiche, für die Festigkeit erforderlich ist, entlang der X- und Y-Achse gedruckt werden.

7. Amphyon von Additive Works

Unterstützte Technologien :SLM/DMLS

Angebote :Amphyon, entwickelt vom deutschen Start-up Additive Works, konzentriert sich auf Metall-3D-Druckverfahren. Amphyon kann verschiedene Phasen des additiven Fertigungsprozesses simulieren, vom Druckprozess selbst bis hin zu Nachbearbeitungsschritten wie dem Entfernen von der Bauplatte und der sekundären Wärmebehandlung.

Die Software eignet sich für Unternehmen, die den Umgang mit gängigen Metall-3D-Druckproblemen erlernen und nach Möglichkeiten zur Optimierung der Produktion suchen. So können beispielsweise mit Hilfe des simulierten Aufbauprozesses Spannungen und Bauteilverformungen berechnet und in ein neues, fehlerfreies Design eines Bauteils einfließen – und so eine höhere Bauteilqualität und mehr Prozessstabilität erreicht werden.

8. Simufacts Simufact Additiv

Unterstützte Technologien :SLM/DMLS

Angebote :Simufact Additive ist eine cloudbasierte Softwaresuite, die vom deutschen Simulationssoftwarespezialisten Simufact entwickelt wurde. Es bietet eine Reihe von Werkzeugen, um die wichtigsten Metall-AM-Prozesse und nachfolgende Schritte wie die Wärmebehandlung zu reproduzieren. Die Software hilft dem Benutzer, die beste Bauausrichtung zu identifizieren, Stützstrukturen automatisch zu optimieren und potenzielle Fertigungsprobleme zu identifizieren.

Ein Feature, das wir besonders überzeugend finden, ist die Verzerrungskompensation. Dies bezieht sich auf die automatische Optimierung des Verzugs eines Teils, indem tolerierbare Abweichungen definiert und dann die Geometrie mit der minimalen Verformung generiert wird. Durch die Verwendung dieses Tools können Designer und Ingenieure kostspielige Testdrucke vermeiden.

9. Netfabb von Autodesk

Unterstützte Technologien :SLM/DMLS, DED

Angebote :Autodesk ist einer der führenden Softwareentwickler für den 3D-Druck. Neben seiner bekannten generativen Konstruktionsfunktion bietet Autodesk Netfabb Simulationstools, die das thermische und mechanische Verhalten von Teilen vorhersagen und Verformungen in einer virtuellen Umgebung identifizieren können. Mit den Cloud-basierten Funktionen von Netfabb Premium und Netfabb Ultimate kann die Simulation komplexer Teile viel schneller durchgeführt werden als mit lokalen Solvern.

10. Dassault Systèmes SIMULIA

Unterstützte Technologien :SLM/DMLS, FDM, SLS

Angebote :SIMULIA ist ein Softwareprodukt zur Optimierung des Druckprozesses durch Simulation sowie zur Vorhersage von Bauteilverzerrungen, Eigenspannungen und Mikrostrukturen in Metall- und Verbundteilen.

Die Software umfasst eine Reihe von Werkzeugen, die dabei helfen um das Problem der Vorhersehbarkeit im Maschinenbau zu überwinden. Mit der Software SIMULIA lässt sich beispielsweise die Mikrostruktur eines Materials simulieren und alle Materialveränderungen während des Druckprozesses erfassen. Die Simulationsergebnisse können dann verwendet werden, um das beste Material für eine bestimmte Anwendung auszuwählen.

Simulationssoftware:Ein Schritt zu mehr Zuverlässigkeit und Automatisierung  

Unternehmen, die additive Fertigung für die Produktion einsetzen, erkennen zunehmend den Wert der Simulation für alle Aspekte des Herstellungsprozesses. Wie aus der Liste hervorgeht, zielen viele Softwareunternehmen mit ihren Lösungen auf den Metall-3D-Druck ab, der in den letzten Jahren ein explosionsartiges Wachstum verzeichnet hat. Für die Metall-AM hilft die Simulation nicht nur dabei, den Druckprozess besser zu bewerten und zu verstehen, sondern treibt die Technologie auch zu einer höheren Wiederholbarkeit und Genauigkeit an und überwindet einen kostspieligen Versuch-und-Irrtum-Ansatz.

In Zukunft erwarten wir, dass Simulationssoftware genauere Vorhersagen insbesondere im Metall-3D-Druck treffen, Fehler korrigieren und Druckparameter optimieren kann. Da sich auch die additive Fertigung in Richtung einer stärkeren Automatisierung bewegt, wird Simulationssoftware einer der entscheidenden Faktoren sein, um diesen Übergang zu beschleunigen und die Grundlage für eine intelligente, hochoptimierte additive Fertigung zu schaffen.