配国产数据处理软件，国产金属3D打印机走向欧洲

发布时间：2020-11-06 12:20:27来源：南极熊3D打印

导读：今天，南极熊想向读者介绍一个国产金属3D打印厂商，配套国产3D打印数据处理软件，成功走出了国门的案例。并以金属3D打印开瓶器为例，揭示技术的成熟程度和应用效果。

文/VoxeldanceAdditive

现今，3D打印硬件的发展已经远远超过了软件的发展，因此一个创新的3D打印软件解决方案是促进增材制造行业发展的关键因素。

由VoxelDance公司开发的3D打印数据处理软件—VoxeldanceAdditive，是3D打印流程中必不可少的一环。软件开放的参数设置和多策略的路径规划，可以帮助厂商提高打印效率和质量。

作为少有的国产自主工业级3D打印软件公司，VoxelDance与3D打印OEM厂商紧密合作，为厂商提供最优的软件解决方案，释放3D打印硬件潜能。

同样在国内，已经有越来越多的3D打印OEM厂商认识到3D打印数据软件对提高打印效率和质量的重要性。在这一年多的时间里，VoxelDance已经和很多有同样信念的厂商建立了战略合作伙伴关系。之后我们会一一揭晓我们和厂商之间的故事与成功案例，希望让更多人能了解VoxelDance的价值，建立合作，一起释放3D打印的潜能。

先临三维与VoxelDance的合作始于2019年，是我们最早的合作厂商之一。

先临三维位于杭州，公司汇聚了专注金属3D打印技术的北京易加三维科技有限公司，致力于成为具有全球影响力的3D数字化和3D打印技术企业。

说到和先临的合作，不得不提的是，先临三维3D打印业务主力企业【易加三维】。在我们软件推广之初，易加三维总经理-冯涛首先发现了VoxelDance的市场潜力，在他的直接推动下，易加三维对VoxeldanceAdditive完成了技术评测，并将其应用于易加的EP-M150和EP-M250Pro打印机。

2019年底，先临三维德国子公司完成了易加EP-M150和EP-M250Pro打印机装机和调试。先临三维开始在欧洲市场提供从3D数字化，智能制造到增材制造的整体服务。在市场推广中，VoxeldanceAdditive也被正式纳入先临3D打印解决方案中，完成3D打印流程中的数据处理。

以上是先临三维的完整3D打印流程。摘自先临三维网络研讨会，由先临三维德国销售主管张震演示。

“VoxelDance软件具备了3D打印数据前处理所需要的所有功能，而且随着软件的不断升级，增加了自动支撑的类型，使得处理过程越来越高效。我们非常高兴地将VoxelDance融入我们整个流程链，将整套解决方案提供给欧洲的客户，并且提供了相应的培训，在市场上收获了很不错的反馈。尤其是在齿科打印领域….”

——张震，先临三维德国子公司，大客户经理

VoxelDance在齿科打印的应用已经非常成熟，我们软件独有的牙冠杯口自动朝上摆放，高密度2D嵌套摆放，全自动支撑帮助先临的用户快速完成数据处理，提高打印效率。

先临的德国技术团队也在不停探索3D打印的各种应用，在几乎没有支撑和后处理的情况下小批量快速制造了一批开瓶器挂件。

图片来自于先临三维

先临的德国技术团队将这应用制作了一个完整的视频，演示了先临从智能设计，数据处理，增材制造，三维检测的完整流程，其中数据处理就是使用了VoxeldanceAdditive软件。这个视频是先临三维和VoxelDance在3D打印完整方案中的经典案例，也非常具有教育及普及意义。

点击下方视频，观看先临增材制造网络研讨会【3D打印开瓶器挂件】，可以了解VoxeldanceAdditive在先临3D打印整体解决方案中的扮演的重要角色。

注：此视频中演示的VoxeldanceAdditive是1.0版本，截至发稿时，软件已经升级到2.0，部分功能和操作有所不同。在当时教程中，虽然使用了先临自己开发的切片填充软件，但VoxeldanceAdditive目前也是可以对切片进行填充，设置扫描策略和激光参数，并直接导出工艺文件。

视频详细讲解

首先，演示我是如何设计这个零件的，如何对这个零件进行生成式设计研究的。

之后，我会演示如何使用VoxeldanceAdditive来修复数据，优化零件方向，生成支撑，2D嵌套摆放和切片，使其能够使用于我们的路径规划软件【EPHatch】。

然后，准备3D打印机，并介绍3D打印机的控制软件。

最后，用最新的三维扫描仪来扫描开瓶器，将扫描数据和设计文件做对比，来看一下打印结果是否精确。

1.

智能设计

这个开瓶器挂件通过拓扑优化设计与有限元分析实现了两个目标：

1、通过产品形态上的调整，使打印的支撑结构最少化，以减少材料消耗、打印时间和后处理的成本。

2、经过强度和压力的模拟，进一步“削除”冗余，让整个开瓶器的设计简洁、精干。

SHINING3D，公众号：先临三维数字化与3D打印

1.1增材制造设计

首先，看一下两个和瓶子连接的连接头。我做了一些研究来设计这个形状使其可以打开瓶盖，和这两个零件之间的应该留的间隙。

在现有设计的基础上，针对增材制造技术，我设计了把手。这个时候我已经想好了，我要竖直打印这个零件，并且在竖直摆放这个零件后，不需要支撑就能打印。

确定好打印方向后，设计时，相对于水平面不能有小于45度的面。

下面，连接前面和后面的零件。为了让零件更加强壮，创建其他结构连接开瓶器和瓶盖接触的部位。在零件上面加了一个面，加上先临的LOGO。我也创建了一些圆角，使其能够更容易打印。

因为这是一个开瓶器钥匙圈，我们需要在后面加上一个洞，用来挂在钥匙扣上。

根据先临的机器设置，无支撑打印一个空洞的直径大小可以达到25mm。当然这里设计的孔洞远远小于这个数值，打印的时候不需要添加支撑。

1.2生成式设计

接下来的部分是生成式设计验证。我们来看一下是如何进行的。

先在软件的材料表格中设置材料参数为【TI6AI4V】。

工程师选择了钛合金（Ti6Al4V23级）材料，确保最终成品即轻巧又牢固耐用。钛合金这种增材制造材料，通常应用于航空航天、国防、汽车（含赛车）、医疗和牙科等行业。它具有良好的机械性能：抗拉强度1250MPa屈服强度1080MPa硬度36HRC断裂延伸率12±2%屈服强度1080MPa

SHINING3D，公众号：先临三维数字化与3D打印

为了能够实现这个生成式设计，我们要先创建一个设计空间，在这个案例中是整个零件。我们需要预留一些我们不想要有改变的区域，偏移量表示从零件表面到内部多深的地方不想要有改变。我们设置为0.4mm。

最重要的是设置力，我做了一些研究得到开瓶器和瓶盖的接触面上的力为160牛。我们也可以应用压力，重力和扭力，但这里我们只需要【固定】面，这里的固定面是前面固定瓶盖的面，这里的偏置距离，我们设定为0.5mm。

然后，我们设置一下加工设置参数。在这个优化设置中，我们可以设置对形状【没有影响】或者【镂空】或者【壁厚】或者【像支柱一样的结构】。我想要保持原来的形状，在重量上有一点点的优化。我会保持材料【材料传播】为0%。当然，我也要勾选【防止封闭的空隙产生】。

我们这里还没有设置【防止垂悬轴】，但是这个参数非常重要，我们在这个设计中设置为X。【材料挤压】参数不需要设置，因为我们不是使用的FDM，FFF技术。点击OK.

当我们点击【生成】，我们可以设置【学习质量】,这里会显示需要学习的时间。如果我们想要减少质量，但我觉得一点点【减少质量】就够了，或者我们可以设置一个目标质量，或者设置一个【安全因子】。这里我觉得【安全因子】这个参数更加有意义，因为我们不想要我们的开瓶器断掉，然后我们点击生成。

生成完成后，你会看到模型会有一点点的变化。

你可以看到不同的压力水平，红色的为最高的压力，蓝色是最低压力。

2.

数据准备

首先，我们把我们的开瓶器导入到VoxeldanceAdditive软件。

然后，我们把它调整到要打印的角度。就像我之前所说的，我设计这个零件的时候是根据水平面的角度是小于45度的。设置2mm的距离平台的高度，然后移动零件到平台上。

因为STL文件是由三角面组成的，所以零件质量可能没有很完美。在VoxeldanceAdditive软件中有修复功能，可以自动修复或者进入修复模块来修复零件。

这里你可以看到所有的零件，这里只有一个壳体，没有孔洞，所以我们的零件的打印质量是很好的。

然后，我们要给零件生成支撑。我们可以直接运行支撑脚本或者进入支撑模块，这里我们选择之前设置好的脚本【TI6AI4V】。

选择我需要生成支撑的面，然后生成支撑。你可以看到这个支撑上的齿形结构将支撑和零件连接起来。实际上，参数和脚本的设置没有那么简单，需要丰富的经验。

接下来，我们要做的是复制零件。我们看一下有多少零件可以放下，80个零件看起来不错。

在使用2D嵌套摆放之前，我们需要先选中所有零件。我们点击2D嵌套，设置我们希望这些零件如何嵌套摆放在打印平台上，比如零件间距设置和摆放方案。

这里我们也可以看到0.5mm的间距有点过于接近平台了。我们再来做一次修改迭代。所有的零件以不同的方向摆放，同时零件到平台的边缘更宽，零件和零件的间距也变大了。

之后，我们点击【切片】。切片后，软件会显示切片，我们可以查看所有的切片，并观察零件是如何一层一层的创建起来的。

切片后，我们导出文件为.CLI文件，这些文件可以导入我们自己开发的软件【EPHatch】，并生成激光路径。

我们可以创建新的打印策略或者选择合适的打印策略。这里我们选择这个正确的策略，可以用在我们的机器上面，可以用于钛合金材料。在这里你可以看到很多功能，会影响零件打印质量和性能，激光和速度尤其重要。

所以我们打开零件，和Voxeldance软件一样，我们可以一层一层的查看零件的切片。所以我们可以对所有零件填充路径或者填充部分零件。我把这些零件先合并了，这样软件就能更容易处理。现在【EPHatch】正在计算激光路径。

现在蓝色的线条显示的是实际的激光路径。当我们放大视图，我们可以看到这些激光是如何跳转的。

3.

增材制造

接下来，我们可以将这些生成的文件发送到机器。

我们可以看到机器的控制界面，对其进行多种设置，比如，我现在在向下移动成型缸，我也可以用红色的按键将其回归到原位。

我也可以对供给缸做同样的操作，供给缸里面装的是我们的金属粉末，上面移动的记录仪表示金属粉末在被一层层地移动到左边，直到零件打印完成。

下一页是数据页，可以快速导入我们所有的零件。绿色表示用激光1扫描的零件，紫色表示用激光2扫描的零件。因为我们是多激光系统，同时你也可以看到中间重合的区域在每一层上会不停的变换激光，可以打印出更高质量的零件。

在这里我们也可以一层层的预览零件，如果我们选中一个零件，我们可以选择激光和扫描策略，我们可以重新放置零件，旋转，移动，或者其他操作。

点击右下角的下一步按键，点击准备，开始准备机器。也可以直接点击【GO】，机器会先开始准备，然后开始立刻打印。

打印完成后，我们会得到一个文件，在打印过程中，机器会不停的测量底部工具栏里所有的尺寸，并且调整参数，例如氧气含量。这些参数都会被追踪，并且生成一个包含所有物理传感器功能的MQTT的报告，并发送到数据库，来连接机器和生产系统。

这个文件打开后看起来是这样的。首先，我们会看到被打印的零件，氧气含量对应在不同的打印层，我们也看到压差过滤器，气速，还有舱压。对于我来说，非常有趣的是供应比，表示我们在切片层上供应了较多的金属粉，因为这里有多余的粉末被烧结了。

确认好文件后，我们取出这些零件并对其进行后处理。因此我们需要先等零件冷却，再去除零件。我们会回收这些金属打印粉末，为下一次打印使用。

接下来我们会弄断零件下面的支撑，把零件从打印平台上分离开来，并对其抛光。

4.

三维检测

使用三维扫描仪AutoScanInspe来验证我们的打印质量。

在左边的窗口，你可以看三维扫描仪在扫描开瓶器。右边的窗口可以看到零件在软件中生成。

三维扫描仪由两个5百万像素的摄像头，旋转平台和其他高精度组件（精度小于10um）组成。我们需要编辑一下数据，或者裁切一下扫描的平台。之后，我们旋转零件方向，再次扫描。我们将两个扫描数据合并一下，最后得到最终的STL文件。

最后我们把扫描数据和CAD数据在ControlX软件中做一下对比，你可以看到，两个数据现在完美的重合在一起，我们的生产质量完全能够满足这个产品。

更多关于开瓶器打印内容，可以查看先临公众号文章：

关于VoxelDance

由两个英文单词组成，Voxel和Dance。

Voxel的意思是体素，是在三维空间中的最小元素。

Dance的意思是跳动。

VoxelDance的中文字面意思可以理解为“体素跳动”。

我们公司的中文名：上海漫格科技有限公司。

致力于增材制造工业软件CAD/CAM，

为智能制造提供最专业的软件解决方案和服务。

希望能将“软件科技创新”应用到3D打印中，

助力3D打印的发展。

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