金属3D打印工厂化批量生产方案介绍：设备及软件体系

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导读：下面是一个金属3D打印工厂化批量生产综合解决方案。本文信息量大，可收藏后细读。

南极熊了解到，30多年来，全球3D打印领导厂商3D Systems持续为制造业提供创新的3D打印技术。它拥有完善的数字化制造生态系统，包括塑料和金属3D打印机、打印材料、按需制造服务和全面的端至端生产软件。随着金属3D打印行业应用的不断发展，3D Systems也不断发力，推出DMP Factory 350/500等系列金属3D打印机，以及强大的一站式集成金属3D打印软件3DXpert。

下面，南极熊带大家一起看看3D Systems的金属3D打印批量工厂化生产的设备及软件控制体系。

DMP Factory金属3D打印机设备体系

DMP Factory 350

集成式粉末管理打造坚固、 高品质的金属增材制造

具有高吞吐量和高重复性的金属3D打印机使用富有挑战性的合金及能最大限度利用粉末的高质 量材料管理体系制作高精度的品质部件。通过DMP生产级金属打印机、3DXpertTM软件、完全 合格的LaserForm 材料和专家级应用支持打造集成式金属3D打印解决方案。这正适合那些正在 扩大金属增材制造生产和需要闭环粉末处理的公司。

具有极高重复性的高品质部件

打印过程中最纯净的气氛环境，持续低氧(

优质的微结构，极高的密度

可重复的稳定机械性能

一致精度-即使使用不同的打印机进行打印

经过成熟开发和测试的打印设置

更低运营成本，单个部件成本更经济

高粉末回收率

低消耗品使用率

长效安全的滤芯

高产出的金属3D打印机

快速的双向材料铺粉

打印机利用率高，周转时间短

比之前型号相比，基于部件形状， 生产率可提高15%

优化扫描策略提高生产率

缩短周转时间

优质的粉末与过程管理

内置观察面板，可对超声波筛进行目视 检查，确保安全操作。

确保最大限度的粉末利用率

最大限度降低用户与粉末的接触

DMP Monitoring-实时过程监控， 便于产品质量管控

DMP Flex 350

坚固灵活的金属3D打印机，全天候生产部件

具有灵活、高通量和高重复性特质的金属3D打印机， 使用富有挑战性的合金中，制作最大零件尺寸275 x 275 x 380 mm的高质量精密零件。通过DMP生产级 金属打印机、3DXpertTM软件、完全合格的LaserForm 材料和专家级应用支持打造集成式金属3D打印解决方案。可升级至DMP Factory 350。

自2008年以来，其研发建立在已被证明的DMP 320 金属打印机上，包括:

高质量零件的高重复性

更低运营成本，单个部件成本更经济

高产出金属3D打印

灵活的应用

适用于应用开发、生产和研发。

易于扩展，不同打印机之间的性能保持一致

可升级为配置集成式粉末管理的DMP Factory 350

技术规格

强大的金属3D打印软件体系3DXpert

3DXpert是涵盖增材制造从打印准备到优化、后处理等整个流程的一站式集成软件解决方案，可以为DMP Factory 500提供动力，使用户能够充分利用增材制造的全部潜力，特别是DMP Factory 500 大型成型空间体积和多打印喷头功能。据南极熊了解，3DXpert为用户提供了理想工具组合，允许用户控制整个设计和制造流程的各个参数和方面，同时自动执行重复任务。通过利用预定义的每个打印机、材料和打印策略的最佳执行参数来发挥打印机的最大功效，或者使用全新的扫描路径计算方法和参数，开发您自己的打印策略。

最大程度地缩短优质打印零部件的交付时间

3DXpert 是一款利用增材制造 (AM) 技术来准备、优化并制造 3D CAD 模型的一站式集成软件。从增材制造设计到后处理 CNC减材加工工作流程的每一步，3DXpert 都能提供支持，还实现了流程简化，从而快速有效地将 3D 模型转化为成功打印 的零部件。

这款功能强大的软件可以助您:

• 实现成功打印的优质零部件 —— 为增材制造进行设计准备

• 优化设计结构 —— 获取具有更轻质、功能属性增强等优点的增材制造设计

• 缩短设计到制造的交付时间 —— 简化打印准备工作和优化工作流程

• 最大限度减少制造的运营总成本 (TCO) —— 缩短打印时间、减少材料消耗和后处理操作

3DXpert 工作流程 —— 从设计到制造

一站式软件解决方案能简化您的工作流程，消除生产障碍。3DXpert 可赋予增材制造的整个流程高度的灵活性和全面的掌控， 从而实现经济实惠的零部件开发和生产。

一站式增材制造 (AM)集成软件

借助一站式集成软件，可免除在多个软件的解决方案间繁琐迭代的过程。

混合CAD具有更大的灵活性、质量和速度

无缝使用 B-rep(实体或曲面 - 如，STEP、IGES ，直 接读取来自各大 CAD 厂商的文件格式)和面片格式( 如，STL、3MF 等)。这就无需再将实体或曲面数据转换为面 片，同时提高了数据质量和完整性。

使用基于历史的CAD工具实现任何阶段轻松更改

对流程任何阶段的模型轻松应用更改和编辑，借助基于历史的 参数化 CAD 工具，避免丢失已完成工作任务的烦恼。

利用结构优化减轻重量，减少材料使用

快速创建、编辑基于晶格的结构(体积和曲面纹理)，并对其 进行可视化操作。零部件重量更轻、材料使用更少、打印时间 更短并且增强了零部件功能属性，同时符合机械特性的要求并 维持其形状。

自动化和用户完全掌控的终极组合

理想的组合工具，兼备最佳实践模板与前所未有的手动控制， 从而优化整个设计和制造流程。使用针对每钟类型打印机、材 料和打印策略的预定义参数，或者通过控制扫描路径计算方法 和参数，开发您自己的打印策略。

借助构建仿真，最大程度减少测试次数

设计环境中的集成式构建仿真功能可以对整个制造流程进行故 障预测，并能在零部件打印前轻松应用校正。最大程度减少成 本高昂且费时的试验，确保了制造流程的可重复性和精准度， 从而降低成本，缩短生产时间。

使用经优化的打印策略缩短打印时间并确保质量

可为零部件的不同区域分配最佳打印策略，并自动将其融合到 一个扫描路径中，在保持零件完整性的同时最大限度减少打印 时间。优化的打印策略考虑了设计意图和零件几何形状，从而 创建能应对 3D 打印挑战的有效扫描路径。

准备

导入数据

导入零零部件并保持CAD完整性

• 任何 CAD 格式 —— 可从各种 CAD 格式 (STEP、IGES、VDA、DXF、Parasolid(包括二进制)、SAT、SAB (ACIS))、包括 PMI 数据(如，SolidWorks、CATIA、Creo Elements/ Pro、Siemens NX、Autodesk Inventor 和 SolidEdge)在内的本地阅读格 式以及几乎所有的面片格式(如，3MF、OBJ、PLY、JT)中导入数据。

• 保持 CAD 完整性 —— 无需降级到面片就能利用 B-rep 数据(实体和曲 面)持续操作，保持数据的完整性，包括解析几何、零部件拓扑和颜色编 码。

• 分析打印可行性 —— 对 STL 和 B-rep 几何形状进行打印可行性检查以及自动修复。

定位和修改

确保可打印的几何形状 定向和定位

• 实时分析 —— 接收即时反馈，其中反映零部件定向对支持区域、朝下区域、近 似应力、打印时间和材料消耗的影响。

• 设置定向约束 —— 选择不应有支撑或不应朝下的面或分面，从而确保曲面最佳 质量。

• 自动最佳拟合定位 —— 遵循符合预定义最低标准(如托盘区域使用、支撑数 量、打印时间、应力)的零部件定向自动化建议，或为每一个标准优先级提供用 户自定义的设置。

• 可视化打印环境 —— 查看建模托盘体积、气流以及铺粉/滚筒方向。

修改

• 参数化和基于历史的混合 CAD 工具集 —— 使用一系列丰富的参数化和基于历史 的混合(b-rep 和面片) CAD 工具，以及高级直接建模工具，提高零部件的打印 可行性并为后处理CNC减材加工操作(如，关闭孔、添加加工材料)做准备。

• 便于完成 ECO(技术更改指令) —— 自动将前一个模型版本上执行的所有设计操作应用到导入的更新版本中，用快速、自动化的流程取代 耗时的手动操作。

• 收缩补偿 —— 应用缩放以补偿建模流程中的零部件收缩。

设计支撑

使用最少的支撑确保打印质量

• 分析支撑需求 —— 自动或手动识别需要支撑的区域

• 轻松创建 —— 根据最佳实践模板或您自己的模板自动进行支撑设置

• 任意类型支撑 —— 从丰富的支撑库(包括墙体、树状、实体、柱状 和裙边支撑)中选择支撑类型。

• 完全控制 —— 使用丰富的工具集来分段、倾斜和偏移支撑，从而简 化支撑去除，最大程度节省材料。将支撑结构保存为模板以供将来使 用。

优化

优化结构

减轻重量、节省材料并缩短打印时间

• 体积晶格和内部填充结构 —— 镂空零部件，同时维持其形状并满足对机 械特性的要求。

• 曲面纹理 —— 运用可打印的适形纹理来实现曲面所需的纹理

• 极速优化 - 开创性的体积表示 (V-Rep) 技术能闪电般快速创建、编辑和 可视化操作微晶格，将晶格结构的功能与基于历史的参数化特征无缝结合 在一起。

• 灵活的自动化操作 —— 利用丰富的预定义晶格结构库;设计自己的单位 晶胞晶格结构以及单元处理，或导入在其它软件系统中设计的晶格结构。

• 晶格优化 —— 对晶格结构及周围环境运行 FEA 应力分析，并根据此分析 优化晶格结构，以便满足功能属性要求，同时将重量、材料使用和打印时 间保持在最低限度。

构建仿真

最大程度减少试验次数，缩短交付时间并减少生产成本

• 端到端故障预测 —— 在发送零部件打印前，预测可能会导致建模失败或对打印 机造成损害的问题。验证零部件定向和支撑设计是否正确，并分析将零部件从建 模模板上摘卸零部件、移除支撑和应用热处理的影响。

• 集成在设计环境中 —— 轻松应用校正，无需在多个软件解决方案间来回切换。• 转移仿真 —— 将仿真计算任务转移到单独的计算平台上，在原计算机上继续设计工作。

• 及早发现问题 —— 通过接收逐层仿真结果及早发现问题，无需等待整个仿真过 程完成。

• 补偿模型 —— 使用能够抵消打印过程中所产生的偏差的几何模型作为调整参 考，从而确保打印零部件与数字模型相匹配。

优化打印策略

缩短打印时间，确保质量达到要求

• 轻松定义区域 —— 使用正在申请专利的 3D 分区技术来定义虚拟体积，借助标 准 CAD 操作创建的对象，并为这些体积分配特定的打印策略。

• 缩短打印时间 —— 为相关的对象(如:支撑、晶格、内部体积、细节特征、高 质量曲面、圆形区域)自动及手动分配最佳打印策略，以更快的速度和更高的精 度打印出质量达标产品。

• 保持零部件完整性 ——不再需要把零件分成单独的对象，可自动融合具有不同 打印策略的区域，从而避免薄弱点和接缝线。

• 避免在难以触及的区域使用支撑 —— 设置多重曝光的特殊打印策略，确保无支 撑打印的完整性。

制造

切片、配置、验证并打印

计算扫描路径

通过优化切片和扫描路径，保证打印精度和质量

• 智能扫描路径计算 —— 将打印头控制(包括 3D Systems DMP 多头打印机自动平衡)与分区和 零部件几何形状相结合，在保证打印质量的同时提高吞吐量

• 缩短计算时间 —— 将计算任务转移到其它计算机。在完全计算整个零部件之前，快速、精确预览 所选切片的实际扫描路径。

• 极致灵活性 —— 使用预定义的打印机、材料和打印策略的最佳执行参数，或使用全新的扫描路径 计算方法和参数，制定自己的打印策略，发挥打印机的最大功效。

• 验证打印工艺 —— 通过切片查看器，逐层浏览计算的扫描路径运动情况。

配置建模平台&排版布局并打印

轻松定位多个零部件，充分利用构建平台托盘区域

• 配置托盘 —— 在构建平台上自动定位并嵌套(2D 和 3D)零部件，在消除碰撞和联锁的 同时，充分利用打印体积，并为整个构建创建统一的最佳扫描路径。

• 标签 —— 为放置在托盘上的每个零部件或托盘本身添加标签，使其易于识别，并将其扫 描路径与建模扫描路径组合起来

• 验证 —— 使用一系列分析工具确保所有零部件均已做好打印准备，查看组合的扫描路径 以及对打印时间、材料消耗和总成本的预估。

• 发送至打印机 —— 将扫描路径信息、通用 CAD 格式(STEP、Parasolid 等)、STL、3MF 或 CLI 切片数据发送至打印机

为后处理CNC减材加工编程

在同一系统内完成零部件制造

• 后处理准备 —— 使用加工和钻孔编程工具来移除支撑，加工高质量的曲面区 域，以及钻孔、攻丝或修整孔。

• 缩短交付时间 —— 自动接收打印准备数据作为存量(包括支撑几何形状、支撑 区域轮廓和加工偏置对象)，并对其应用智能加工模板。

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增材制造新体验

我们减少

了高达 75% 的文件处理时间，生产效率提高高达 40%。3DXpert 还可以帮助我们更好地分析 和规划零部件，从而使用更少的支撑和材料，进一步降低成本，节省时间。

—— 美国 Metal Technology Inc.公司 (金属铸造行业)

采用 3DXpert，我们不仅从使用多个软件转变为使用一个软件解决方案，而且还完全改变并简化了整个 工作流程。

—— 以色列 Sharon Tuvia (1982) Ltd.(航空航天行业)

3DXpert 打破了行业常态!我们可以完全掌控打印参数，开发自己的打印策略，将促使我们的生产力提 高到一个新的水平。

—— 美国 Scarlett Inc.公司 (机床及附件行业)

我们之所以选择3D Systems，是因为它在增材制造的各个方面，从设计到后处理，都具有丰富的专业知 识。

—— 西班牙 3D ProMetal 公司

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