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高效的快速成型数据处理
2006-11-29 16:42:22  作者:  来源:转载

前言

    快速成型采用材料逐层堆积的方法,直接、快速、自动地制造零件或原型,而且成型形状不受限制,这对新产品设计制造来说大大缩短了产品研发周期,降低了产品研发失败风险,降低了产品制造成本,还能制造出任意形状的产品。

    快速成型机都是基于STL文件进行操作,STL文件是快速成型(Rapid Prototyping)行业公认的标准文件格式,因此读入快速成型机的 STL文件的好坏直接决定了原型制造的质量、精度和速度。开发针对STL文件进行专业编辑处理的软件,也是当前的RP研究的热点和难点之一。

    STL文件越来越大

    RP设备的工作台面越大,意味着可加工的零件尺寸越大。众所周知,在保持同样精度要求的前提下,零件的复杂程度相似的情形下,零件越大,文件就越大。这就需要软件能够更高效地处理大型文件。快速原型制造最常用的前处理软件Magics经过15年的发展,已经发展成为了一个集成的RP、RT、RM平台。特别是去年推出了Magics X版本,更是大大提升了软件处理大型文件的能力。首先是其使用三种内存模式,分别是压缩方式、标准方式和虚拟内存方式。压缩方式用于不会对三角片的结构产生改变的操作,而标准模式内存模式下,可以进行任何操作。如果PC的物理内存溢出,硬盘上的空余空间将被用作虚拟内存,这样就可以处理更加大型且复杂的模型,如图1所示。


图1

    快速修复STL文件的错误

    大型、复杂的文件在由传统CAD文件格式转化为STL文件格式的过程中,难免会出现错误。如何快速地修复这些错误,将会决定零件是否能用于快速原型生产。Magics的最新版本为了加快对零件的渲染,增加了对刷新频率的检测。用户可以设置一个帧频值,当屏幕的刷新频率小于该帧频值时,软件就可以自动使用线框显示。

    新版本还增强了修复向导的功能。现在使用修复向导,基本上可以自动修复90%以上有缺陷的STL文件。图2即为完全使用修复向导修复的零件。增强的修复向导功能可以帮助客户快速地解决修复问题,从而可以充分体现快速原型制造快的特点。



图2

    快速的零件切层

    3D systems、 EOS、 Stratasys、Sanders等RP机器都是基于STL文件的切层文件上进行工作,要进行RP加工就必须先对STL模型作切层处理。Magics Slice功能可快速对STL模型切层,片层会自动修复,并且在切层开始之前,你还可以预览、检查切层。C-Tools模块为3D Systems SLA 250机器输出零件轮廓线,并对轮廓线内部进行填充。

    高效的SLA支撑

    针对SLA的工艺特点,Magics提供了高效的自动支撑生成。支撑的可供选择的样式主要有块状支持、线状支持、点状支持、肋板状支持,并且还可以将块状、线状和肋板状支持组合成为组合支持。为了节省支撑材料,在满足强度的前提下,对支持进行穿孔,如图3所示。


图3

    并且与零件的接触可是使用锯齿,这样做可以最大限度地减小对零件表面质量的影响,而且支撑也容易除去,同时大大降低了后处理的工作强度。

    提高SLS的生成效率

    当生产厂商为了提高设备开启的效率,需要一次性在平台上生产尽可能多的零件时,往往会为零件的合理摆放花费大量时间。Magics可以对多个零件进行三维的嵌套摆放,从而最大限度地一次性生产更多的零件,如图4所示。并且,对摆放好的零件可以进行干涉检查,从而避免生产出废品。


图4

    快速的夹具设计

    大尺寸、形状复杂的零件生产出来以后需要用夹具进行保护,避免损坏变形等。固定好的零件可以非常方便地进行检查、测量、运输、焊接、装配、展示等, Magics Rapidfit可以快速半自动地生成支架,所有的快速原型制造的方法都可以生产这些支架,支架可以安装在底座或支撑梁上。Magics Rapidfit还可以自动生成装配说明文档。
 


图5 韩国某汽车厂商运用RapidFit模块进行夹具支撑设计


图6 欧洲某汽车厂商运用RapidFit模块进行夹具支撑设计



图7 自动生成装配说明文档

    结论

    RP机器的性能直接影响了快速成型制造出来的产品的速度和质量精度。但合理地使用软件可以进一步提升RP机器的性能和效率,提高材料利用率、产品成型速度,为RP生产达到事半功倍的效果。

 



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