نرم افزار چاپ سه بعدی

در مبدأ هر قطعه چاپ سه بعدی، مدل دیجیتالی این قطعه وجود دارد که بر روی نرم افزار مدل سازی سه بعدی ایجاد یا تنظیم شده است. وقتی صحبت از نرم‌افزار مدل‌سازی سه بعدی می‌شود، بیشتر منظور نرم‌افزار CAD است، اما می‌تواند به نرم‌افزار بهینه‌سازی و شبیه‌سازی یا نرم‌افزار برش و تعمیر فایل STL نیز اشاره داشته باشد. علاوه بر این، نرم‌افزاری در بازار برای مدیریت جریان‌های تولید وجود دارد که به مدل‌سازی ارتباطی ندارد، اما برای شرکت‌هایی که می‌خواهند تولید خود را صنعتی کنند، به طور فزاینده‌ای مفید است. در واقع، قلمرو نرم افزار برای چاپ سه بعدی غنی است، به همین دلیل است که آن را برای شما تجزیه می کنیم!

از نظر مدل سازی، یادآوری این نکته مهم است که هنگام کار بر روی یک مدل سه بعدی، پارامترهای زیادی باید در نظر گرفته شود. بنابراین مهم است که از قبل برای هندسه های پیچیده، ویژگی های مکانیکی، وزن، هزینه، پشتیبانی از چاپ سه بعدی و غیره برنامه ریزی کنید. در این پست، انواع مختلف نرم افزارهای مرتبط با چاپ سه بعدی را که در بازار وجود دارند، بررسی می کنیم.

نرم افزار مدل سازی سه بعدی

وقتی صحبت از مدل سازی یک قطعه می شود، کاربر چندین گزینه دارد: مدل سازی جامد، سطحی یا ارگانیک. انتخاب نهایی نرم افزار به طور کاملا طبیعی با توجه به نیاز و رندری که فرد می خواهد به شی پرینت سه بعدی بدهد، انجام می شود. همچنین بسته به فناوری پرینت سه بعدی یا حتی مواد مورد نظر می توان این کار را انجام داد.

مدلسازی جامد

برای مدل سازی جامد، نرم افزار CAD اغلب مناسب ترین راه حل است. انتخاب برای این دسته از نرم افزارها گسترده است. هنگام انتخاب نرم افزار CAD برای مدل سازی، باید در درجه اول از سطح تخصص خود راهنمایی بگیرید. اگر مبتدی هستید، به دنبال یک راه حل در دسترس بروید زیرا مدل سازی می تواند به سرعت بسیار پیچیده شود. انتخاب شما همچنین به برخی از ویژگی‌هایی که ممکن است به آن‌ها نیاز داشته باشید بستگی دارد، که معمولاً توسط صنعتی که در آن کار می‌کنید دیکته می‌شود. در نهایت، از خود بپرسید که آیا یک راه‌حل مبتنی بر  فضای ابری می‌خواهید یا نه.

نرم افزار CAD اغلب از طراحی پارامتریک استفاده می کند که همانطور که از نامش پیداست، به یک مدل سه بعدی اجازه می دهد تا با پارامترهایی که به راحتی قابل تعویض هستند تعریف شود: مدل سازی از طریق برنامه نویسی شکل می گیرد، برخلاف ترسیم.

این نوع راه حل به کاربر اجازه می دهد تا ویژگی های یک قطعه را تغییر دهد، خواه طول، زاویه، مختصات آن نسبت به نقطه مرجع یا فاصله باشد. همه چیز با یک نقاشی متشکل از منحنی های دو بعدی بسته شروع می شود. سپس، کاربر تعدادی عملکرد را برای ایجاد یک شکل سه بعدی اضافه می کند.

این تکنیک مشابه طراحی مولد است که امکان تعریف اهداف و محدودیت های طراحی و تجزیه و تحلیل عملکرد هر پارامتر (مواد، وزن، استحکام، هزینه و غیره) را فراهم می کند. این نرم افزار همه جایگشت های ممکن یک طرح را بررسی می کند و جایگزین های طراحی را به سرعت ایجاد می کند. در هر تکرار آزمایش می‌کند و یاد می‌گیرد که چه چیزی کار می‌کند و چه چیزی خوب نیست.

طراحی پارامتریک سخت تر از مدل سازی مستقیم است و عمدتاً توسط مهندسان مکانیک و طراحان صنعتی استفاده می شود. از جمله محبوب ترین نرم افزارهایی که این توابع را ادغام می کنند عبارتند از Solidworks، Catia، CREO، Fusion 360 و FreeCAD برای نسخه رایگان.

لازم به ذکر است که طبق نظرسنجی انجام شده توسط DHubs3 بین 750 متخصص، Solidworks پرکاربردترین نرم افزار CAD است، چه توسط مهندسان (50%) و چه طراحان (49%). پس از آن راهکارهای AutoCAD، Fusion 360 و Rhino قرار می گیرند که طراحان را هدف قرار می دهند.

نرم افزار مدل سازی سه بعدی FreeCAD

طراحی مولد در Autodesk

طراحی پارامتریک در SOLIDWORKS

مدلسازی سطح

این نوع طراحی به طور کلی توسط کاربرانی که به دنبال زیبایی شناسی هستند مورد استقبال قرار می گیرد. همانطور که از نامش پیداست، نرم افزار مدل سازی سطح، سطح جسم را تعریف می کند و نه فضای داخلی جامد آن را. در بیشتر موارد، آنها در بخش های هنری، به ویژه در بازارهای انیمیشن و ترکیب سه بعدی استفاده می شوند. شناخته شده ترین راه حل ها CATIA توسط Dassault Systèmes، Blender یا Rhinoceros هستند. به عنوان مثال، این ابزاری است که به ویژه توسط طراحان و معماران صنعتی قدردانی می شود.

مدلسازی ارگانیک

این امکان ایجاد سطوح آزاد با جزئیات بسیار پیچیده را فراهم می کند و به طور کلی برای طراحی شخصیت ها یا مجسمه ها استفاده می شود. دو نرم افزار پرکاربرد موجود در بازار بدون شک Pixologic’s ZBrush و Autodesk’s Mudbox هستند. آنها در صنعت فیلم یا در میان طراحان جواهرات بسیار شناخته شده هستند.

هنگامی که مدل سه بعدی بر روی یک نرم افزار مدل سازی ایجاد شد، گام بعدی این است که اطمینان حاصل کنید که قابل چاپ سه بعدی است. راه‌حل‌های زیادی برای بهینه‌سازی یا حتی شبیه‌سازی چاپ قطعه وجود دارد، بنابراین خطر خطای چاپ کاهش می‌یابد.

ZBrush یکی از معروف ترین نرم افزارها است

نرم افزار Mudbox

نرم افزار مدل سازی ارگانیک امکان دستیابی به سطح بالایی از جزئیات را فراهم می کند

نرم افزار شبیه سازی و بهینه سازی

نرم افزار بهینه سازی توپولوژیکی را نمی توان در مورد مدل سازی و شبیه سازی نادیده گرفت. این ابزارها امکان تعریف بهترین توزیع مواد در حجم معین را با توجه به محدودیت ها فراهم می کنند. به عبارت دیگر در زمانی که برای کارکرد صحیح آن ماده لازم نباشد، آن را از قسمتی جدا می کند. بهینه‌سازی توپولوژی، رعایت محدودیت‌های بار و مقاومت را ممکن می‌سازد، در حالی که وزن نهایی را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. این نرم افزارهای بهینه سازی هندسه های پیچیده تر، کاهش وزن و در نتیجه افزایش عملکرد در صنایعی مانند خودروسازی یا هوانوردی را ارائه می دهند. از راه حل های موجود می توان به solidThinking Inspire، Ansys یا D_Additive4 یا Crea Simulate اشاره کرد.

نرم افزار شبیه سازی به شما این امکان را می دهد که نتایج یک فرآیند چاپ سه بعدی را به صورت دیجیتالی پیش بینی کنید. آنها زمان ارزشمندی را در اختیار کاربر قرار می دهند زیرا خطاهای احتمالی چاپ را در چند دقیقه تشخیص می دهند و در نتیجه هزینه های مربوط به ضایعات چاپ را کاهش می دهند. کاربر می تواند تعدادی از پارامترها را شبیه سازی کند: اعوجاج، دما یا پس پردازش. همچنین ارزیابی نیاز به پشتیبانی های چاپ و شناسایی مناطق بحرانی که در آن تغییر شکل ممکن است رخ دهد، ممکن می سازد.

پارامترهایی که باید شبیه سازی شوند به فناوری چاپ استفاده شده بستگی دارد. به عنوان مثال، برای مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM)، تمرکز اصلی بر ارزیابی خطرات تاب برداشتن خواهد بود - در این موارد، شبیه سازی به تعیین اینکه آیا قطعه نیاز به طراحی مجدد دارد یا اینکه آیا چسبندگی به صفحه باید افزایش یابد کمک خواهد کرد. مثلا.

اگر از زینترینگ لیزری انتخابی استفاده شده باشد، ممکن است ایجاد نواحی کم و بیش داغ روی قطعه را مشاهده کنید که منجر به تغییر شکل قطعه یا کیفیت پایین سطح می شود. با شبیه سازی خواص حرارتی مدل سه بعدی خود، می توان از این خطاها هنگام چاپ جلوگیری کرد.

ابزارهای بهینه سازی توپولوژی امکان بهینه سازی مصرف مواد را فراهم می کند

ابزار شبیه سازی زیمنس

نرم افزار EOS امکان تجسم مناطق حرارتی را فراهم می کند

اسلایسر و نرم افزار برای تعمیر فایل STL شما

برش دهنده ها

هنگامی که می خواهید پرینت سه بعدی کنید، باید برش دهنده ها را داشته باشید: برش دهنده، یا نرم افزار برش، مدل سه بعدی را به لایه های نازک دیجیتالی برش می دهد که مطابق با لایه های مواد اکسترود شده توسط چاپگر سه بعدی است.

اسلایسر تمام دستورالعمل هایی را که باید دنبال کند به چاپگر منتقل می کند، این دستورالعمل ها معمولاً به زبانی به نام G-code نوشته می شوند. به عنوان مثال، اسلایسر وضوح، سرعت چاپ یا ارتفاع لایه را مشخص می کند. بنابراین یک نرم افزار مرکزی در فرآیند تولید مواد افزودنی است. برای چاپگرهای سه بعدی FDM، دو دسته اسلایسر وجود دارد: نرم افزار منبع باز جهانی مانند Cura (توسعه یافته توسط  Ultimaker )، Repetier یا Slic3r یا نرم افزارهای پولی مانند Simplify3D، اما همچنین نرم افزارهای اختصاصی مانند ReplicatorG در MakerBot، ZSuite در Zortrax یا Voxelizer در ZMorph.

تعمیر

در حالی که نرم افزار شبیه سازی خطاها را قبل از چاپ تشخیص می دهد، نرم افزار تعمیر STL می تواند آنها را اصلاح کند: این یک دارایی کلیدی در فرآیند چاپ است. برخی از اسلایسرها می توانند عیوب اساسی موجود در فایل سه بعدی را تشخیص دهند اما لزوماً همه چیز را تشخیص نمی دهند.

خوشبختانه، نرم‌افزار اختصاصی برای تعمیر فایل‌های STL آسیب‌دیده وجود دارد که فرآیند پرینت سه بعدی بهینه را تضمین می‌کند. برخی از ابزارها برای دانلود در دسترس خواهند بود، برخی دیگر به صورت آنلاین در دسترس هستند، منبع باز یا غیر باز. در هر سطحی که هستید، باید بتوانید راه حل مناسبی برای خود پیدا کنید. از جمله شناخته شده ترین آنها NetFabb یا MakePrintable هستند.

ابزارهای مدیریت چاپ سه بعدی

اگر نیاز به اجرای همزمان چندین چاپ سه بعدی در مکان های مختلف دارید یا شرکت شما دارای تجهیزات زیادی است، راه حل های مدیریت چاپگر سه بعدی برای ساده سازی گردش کار وجود دارد. اینها به طور کلی شامل نظارت از راه دور، مدیریت چند کاربره، پر کردن بهینه سطل تولید یا کنترل پیشرفته دستگاه است، همه برای تسهیل تجربه کاربر و خودکار کردن مراحل ساخت است.

برخی از نرم افزارهای موجود در حال حاضر عبارتند از Octoprint، Astroprint یا PrintRun. به عنوان مثال، سیستم عامل چاپگر سه بعدی، چاپگرهای سه بعدی مختلف را در یک شبکه به هم متصل می کند تا تمام چاپ شما را هماهنگ کند و بهره وری شما را افزایش دهد. برای تولیدکنندگان، ناشران نرم افزار مانند Dassault Systèmes، Siemens، 3YOURMIND و AMFG نیز راه حل هایی را برای این تقاضای صنعت راه اندازی کرده اند.

Astroprint به گردش کار چاپ سه بعدی کمک می کند

راه حل OS چاپ 3D

پلت فرم 3YOURMIND

سایر نرم افزارهای چاپ سه بعدی

همانطور که متوجه شده اید، ابزارهای زیادی در مورد نرم افزار چاپ سه بعدی وجود دارد. برای تکمیل این نمای کلی، می‌خواهیم توجه شما را به ۲ نوع راه‌حل دیگر جلب کنیم.

نرم افزاری برای محافظت از طرح های شما:

چند راه حل در بازار برای محافظت از داده های شما و امکان تکرار و ردیابی تولید وجود دارد. هنگامی که کاربر قطعه ای را مدل می کند، محافظت از برخی داده ها، کم و بیش حساس، و اطمینان از رمزگذاری جریان های دیجیتال می تواند بسیار مهم باشد. برخی از برنامه های نرم افزاری اکنون برای ایمن سازی خط تولید، از CAD تا تولید، پیشنهاد می کنند. این مورد، برای مثال، در مورد Identify3D است.

برنامه های اسکن سه بعدی:

 یکی از گزینه های مدل سازی اسکن سه بعدی است. کاربر می تواند مستقیماً یک فایل سه بعدی از شیئی که اسکن کرده است ایجاد کند. امروزه، اسکنرهای زیادی وجود دارند، اما گاهی اوقات ممکن است استفاده از آنها پیچیده یا کاملاً غیرقابل دسترس باشد. برنامه های اسکن سه بعدی جایگزین خوبی هستند. برخی از آنها در تلفن هوشمند قابل دانلود هستند و به شما امکان می دهند مستقیماً از دوربین تلفن اسکن کنید. مربوط به این نکته آخر نرم افزار فتوگرامتری است که همانطور که از نامش پیداست از عکس ها برای بازسازی یک مدل دیجیتال استفاده می کند.