Модуль VoxelDance Engineering

VoxelDance Engineering — инженерный модуль комплекса VoxelDance Additive, предназначенный для анализа и прогнозирования поведения деталей при селективном лазерном плавлении металлического порошка (SLM/LPBF). Решение позволяет еще до начала 3D-печати выявить потенциальные риски, включая деформации, остаточные напряжения, перегрев и образование трещин, а также оценить влияние технологических параметров на качество изделия. На основе результатов анализа можно скорректировать геометрию детали, конструкцию поддержек и параметры процесса печати. Такой подход помогает сократить количество пробных итераций, снизить вероятность брака и повысить стабильность и предсказуемость серийного производства.

Моделирование SLM-процесса

В основе VoxelDance Engineering используется многоуровневый подход к моделированию, объединяющий тепловой, механический и термомеханический анализ. Программное обеспечение позволяет оценить, как процессы, возникающие при послойном лазерном плавлении металлического порошка, влияют на геометрию, деформации и механическое состояние готовой детали. Благодаря предварительному анализу потенциально проблемные участки можно выявить еще на этапе подготовки производства и скорректировать параметры печати или конструкцию изделия до его фактического изготовления.

Прогнозирование дефектов

Одной из основных функций VoxelDance Engineering является предварительное прогнозирование возможных дефектов и проблем, возникающих при SLM-печати металлических деталей. Программное обеспечение позволяет анализировать уровень деформаций и остаточных напряжений, оценивать риск появления трещин и перегрева, а также прогнозировать коробление и другие последствия термического воздействия. Отдельно оценивается поведение самой детали и поддерживающих структур в процессе послойного изготовления.

Результаты моделирования помогают заранее определить технологичность выбранной конфигурации и при необходимости скорректировать геометрию изделия, расположение поддержек или параметры печати еще до запуска производственного процесса. Согласно предоставленной документации, расчетный метод VoxelDance Engineering прошел валидацию и верификацию на более чем 1000 расчетных задачах, что подтверждает его применение для проверки расчетных моделей и анализа различных производственных сценариев.

Оптимизация поддержек

VoxelDance Engineering также может применяться для проектирования и оптимизации поддерживающих структур. Программа позволяет оценить влияние выбранной конфигурации поддержек на деформации детали и определить, где требуется изменить их расположение, количество или конструкцию.

Моделирование дает возможность последовательно проверять различные варианты поддержек и выбирать наиболее эффективную конфигурацию еще до начала печати. Согласно приведенному в документации практическому примеру, такой подход позволил сократить объем поддерживающих структур до 60%, при этом расчет занял около 3 часов, тогда как фактическая печать детали продолжалась более 50 часов. Это позволяет существенно снизить расход материала на поддержки и уменьшить риск неудачного производственного цикла.

Компенсация деформаций

VoxelDance Engineering предназначен не только для выявления потенциальных проблем, но и для их предотвращения еще на этапе подготовки производства. По результатам симуляции инженер может определить зоны, наиболее подверженные деформациям, и на основе полученных данных скорректировать геометрию детали, конструкцию поддержек или технологические параметры печати. Функция компенсации деформаций позволяет заранее учитывать прогнозируемые изменения формы, повысить соответствие готовой детали исходной 3D-модели и сократить количество повторных производственных циклов.

GPU-вычисления

VoxelDance Engineering поддерживает вычисления с использованием GPU, что позволяет существенно сократить время моделирования процессов SLM. Согласно материалам разработчика и российского представительства, применение графического ускорения обеспечивает примерно 5–10-кратное ускорение расчетов по сравнению с базовым подходом.

Высокая скорость вычислений особенно важна при работе с крупногабаритными и сложными деталями, для которых требуется проведение нескольких итераций моделирования. Это позволяет быстрее оценивать различные варианты технологической подготовки, оптимизировать параметры печати и выбирать наиболее эффективную конфигурацию до запуска реального производственного цикла.

Интеграция с VoxelDance Additive

VoxelDance Engineering интегрируется с программным комплексом VoxelDance Additive, обеспечивая единый рабочий процесс от инженерного моделирования и анализа до технологической подготовки данных для аддитивного производства. Прямое взаимодействие между модулями позволяет передавать исходные данные для расчетов и использовать результаты моделирования при дальнейшей подготовке изделия к печати.

VoxelDance Additive объединяет инструменты для редактирования 3D-моделей, генерации поддерживающих структур, 2D- и 3D-нестинга, а также слайсинга. Комплекс поддерживает подготовку данных для различных технологий аддитивного производства, включая LPBF/SLM, SLA, DLP и SLS, что позволяет использовать VoxelDance Engineering как часть единого программного процесса подготовки и оптимизации 3D-печати.

Понятный интерфейс для инженеров

VoxelDance Engineering ориентирован на практическое применение в инженерных и производственных задачах, связанных с подготовкой и оптимизацией аддитивного производства. Интуитивно понятный интерфейс упрощает настройку параметров моделирования, запуск расчетов и анализ полученных результатов. На основе данных симуляции инженер может оперативно корректировать технологическую подготовку, оптимизировать геометрию и поддерживающие структуры, сокращая количество пробных итераций перед запуском печати.

Снижение затрат и производственных рисков

Использование VoxelDance Engineering позволяет перенести значительную часть технологических экспериментов из физического производства в цифровую среду. Вместо последовательного изготовления нескольких пробных деталей инженер может предварительно смоделировать различные варианты технологической подготовки, оценить их результаты и выбрать наиболее перспективное решение еще до запуска оборудования.

Применение программного обеспечения помогает:

• сократить количество пробных печатей;
• уменьшить расход металлического порошка;
• снизить риск брака дорогостоящих деталей;
• оптимизировать поддерживающие структуры;
• сократить сроки разработки технологического процесса;
• повысить стабильность и предсказуемость SLM-производства;
• ускорить подготовку сложных деталей к серийному изготовлению.

Таким образом, ключевая задача VoxelDance Engineering — прогнозировать потенциальные производственные проблемы на этапе цифрового моделирования и позволять инженеру устранить или минимизировать их до начала фактической печати.

VoxelDance Engineering объединяет моделирование SLM-процесса, прогнозирование потенциальных дефектов, анализ тепловых и механических воздействий, оптимизацию поддерживающих структур и компенсацию деформаций в единой инженерной среде. Программное обеспечение позволяет перейти от подхода «напечатать и проверить» к предварительному цифровому анализу, благодаря которому возможные проблемы выявляются и устраняются еще до запуска оборудования. Такой подход помогает повысить эффективность технологической подготовки, снизить вероятность брака и сделать процесс металлической 3D-печати более предсказуемым и экономичным.

Примеры

Функция Compensation позволяет проанализировать прогнозируемые деформации, рассчитать необходимую величину компенсации и скорректировать геометрию модели в противоположном направлении. В рассматриваемом случае расчет занял 16 часов, что значительно меньше времени, которое аналогичная задача может потребовать при использовании специализированных CAE-систем.

В результате уже после первой печати удалось получить деталь, соответствующую заданным геометрическим допускам. Исключение повторных производственных итераций позволило сократить общий цикл изготовления и ускорить подготовку изделия к выводу на рынок.

В рамках проекта была проведена симуляция процесса печати с расчетной сеткой 1%. После применения функции 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, позволяя учитывать изменения модели при последующем моделировании.

В результате пресс-форма была собрана без дополнительной механической подгонки. Это позволило сократить количество производственных итераций, уменьшить объем ручной работы и ускорить подготовку пресс-формы к серийному производству обуви.