EO

Kijk! Mijn ontwerp leeft!

17 april 2018 om 10:55 uur

Nano Dimension presenteerde op SolidWorks World een add-in voor gebruikers van de DragonFly 2020 Pro die meerlaags printplaten ook echt print inclusief de circuits.

Niet SolidWorks maar Desktop Metal . Dat is het antwoord op de vraag wie de verrassendste ontwerpsoftware liet zien op het SolidWorks-gebruikerscongres begin februari in Los Angeles. Maar SolidWorks-ceo Gian Paolo Bassi zag dat het goed was.

 

En verwonderlijk is dat niet. Al sinds jaar en dag legt de 3DCAD-gigant een meer dan gemiddelde belangstelling voor 3D-printen aan de dag. Ook als investeerder: een paar jaar geleden maakte SolidWorks bekend dat het geld had gestoken in Markforged, dat destijds net een desktop 3D-printer had ontwikkeld voor het maken van vezelversterkte composietprints. Dit jaar was het bedrijf wederom aanwezig met vooral aandacht voor de desktop 3D-metaalprinter die ze hebben ontwikkeld.


Nu overigens niet op het hoofdpodium maar in het ‘Partner Pavilion'. Hier staan verschillende partijen met hard- en software die de goedkeuring van SolidWorks kunnen wegdragen. Veelal omdat het product in kwestie via plugins of anderszins direct vanuit het CAD-pakket te benaderen is of hier mee kan communiceren.

 

‘Printplaat'

Zo was Ultimaker aanwezig om een nieuwe versie van de Cura-software onder de aandacht te brengen - om even bij 3D-printen te blijven. Met versie 3.1 van de ‘slicing'-software kan nu een ‘tool' worden geïnstalleerd om direct ‘parts' en samenstellingen in Cura te laden. Het nieuwe gereedschap kan overweg met SolidWorks-bestanden van de 2016-editie en latere versies. Cura vertelt de gebruiker nu ook hoe in SolidWorks een macro kan worden gemaakt die files direct naar Cura stuurt.


Alles voor de workflow. Ook bij Nano Dimension dat een nieuwe lading aan de term ‘printplaat' geeft. Het Israëlische bedrijf ontwikkelt 3D-pinters die een printplaat ook echt printen - inclusief circuits. Speciaal voor gebruikers van de DragonFly 2020 Pro - die functionele meerlaags printplaten kan produceren - is een ‘add-in' voor SolidWorks gemaakt, zoals Nano Dimension het noemt . Hiermee wordt het mogelijk in elk ontwerp met geleiders zowel wijzigingen aan te brengen in de geleidende als de niet-geleidende materialen.


Ook voor deze ‘add-in' geldt dat deze toepasbaar is in SolidWorks 2016 en latere versies. Niet gehinderd door enige diepgaande kennis als het gaat om het ontwerpen van te printen elektronica, geloven we onmiddellijk de woorden van het bedrijf dat stelt dat dit in gebruikelijke software voor ge3Dprinte elektronica niet mogelijk is. Laat staan op andere printers.

 

Samen in voxels

HP - dat heeft aangekondigd ook in metaalprinten te stappen - had als een van de hoofdsponsoren wel een plaatsje op het hoofdpodium veroverd. HP's 3Dprint-baas Stephen Nigro mocht twee nieuwe 3Dprinters, de Jet Fusion 300 en 500, aan het publiek voorstellen. Natuurlijk zijn de beide nieuwe printers in nieuwe versies van het 3DCAD-pakket vanuit de software benaderbaar. Maar daar bleef het niet bij. Buiten het podium kondigden beide heren gezamenlijk een innige samenwerking aan, die eigenlijk draait om de voxel. Op die volumetrische pixel is HP's hele Jet Fusion 3Dprintprocédé gebaseerd. Het proces maakt gebruik van poeders die laag voor laag worden neergelegd en onder invloed van een energiebron en fijne vernevelde vloeistoffen - ‘agents' - één geheel worden.

hp

Hoofdsponsor HP - links HP-printbaas Stephen Nigro en rechts SolidWorks-ceo Gian Paolo Bassi - mocht op het podium de nieuwe Jet Fusion 300 en 500 3Dprinters presenteren. (Foto: Dassault Systèmes) 

 

Een voxel-modeler?

Het interessante aan de voxel in combinatie met de ‘agents' is dat HP zegt op voxelniveau de materiaaleigenschappen aan te kunnen passen. Door combinaties van verschillende vloeistoffen en materialen te gebruiken kunnen aan een voxel andere eigenschappen worden meegegeven dan de directe buurvoxel. Prachtig uiteraard, maar dan moet je dat wel kunnen modelleren. Dat is nu juist iets dat met de huidige generatie ‘mainstream' 3DCAD-pakketten voor zover bekend - je moet altijd een slag om de arm houden - niet kan.


Maar SolidWorks ' moederbedrijf Dassault Systèmes houdt zich via hun BIOVIA- portfolio onder andere bezig met het ‘ontwerpen' van materialen. Dassault-ceo Bernard Charlès heeft ‘en petit comité' enkele jaren geleden al eens gezegd dat ze het modelleren van functionally graded materials - materialen die gradueel van samenstelling veranderen zodat de materiaaleigenschappen dat ook doen - gewoon onder de knie hebben.


Samen kunnen HP en SolidWorks - wellicht met wat hulp van Dassault - alles uit de voxel halen wat er maar uit te halen valt en het ook modelleren. Dus niet alleen maar aan het uiterlijk sleutelen door een ander kleurtje aan te brengen, maar ook het inwendige - de materiaaleigenschappen - kunnen beheersen op voxelniveau, zoals de lokale hardheid en elasticiteit van het product. HP had al bij de introductie van het proces in 2016 gezegd dat met geschikte materiaal/‘agent'-combinaties eventueel ook elektrische geleidende circuits in het materiaal zijn aan te brengen.


Of dit nu betekent dat SolidWorks een voxel-modeler gaat ontwikkelen, die dit allemaal mogelijk gaat maken? Kishore Boyalakuntla - hij is bij SolidWorks onder andere verantwoordelijk voor de productstrategie - wilde in de wandelgangen die vraag in elk geval niet beantwoorden.

 

Metaalprinten

Een andere software-samenwerking in het additive manufacturing-domein is die tussen Dassault en Desktop Metal, dat 3Dprinters op de markt brengt voor het produceren van metalen componenten. In de VS zijn de printers sinds vorig jaar op de markt. Het verschil tussen beide systemen laat zich raden. Belangstellenden uit Nederland kunnen terecht bij Layertec - toevallig onderdeel van de Dimensions Group waar ook SolidWorks-reseller Design Solutions deel van uitmaakt. Voor het studiosysteem moet pakweg 120.000 euro op tafel worden gelegd en zou zo'n beetje in het tweede kwartaal naar Nederland moeten kunnen worden verscheept. Wie meteen de portemonnee wil trekken voor een productiesysteem moet rekenen op een prijs tussen de vier en vijf ton in euro's, maar kan nog even doorsparen want die zijn niet eerder dan 2019 leverbaar.

Desktop metal

Desktop Metal brengt voor ongeveer 120.000 euro een volledig metaalprintsysteem voor prototypes, enkelstuk en kleine series op de markt dat gewoon in je kantoor kan staan.

 

Studiosysteem

Het Studio System mikt daadwerkelijk op gebruik in een kantooromgeving, zonder externe afzuiging, gedoe met beschermgassen of de noodzaak voor krachtstroom of uitgebreide veiligheidsmaatregelen. Het systeem beschikt over een bruto bouwvolume van 30,5x20,5x20,5 cm (BxDxH). De resolutie in z-richting bedraagt 50 μm en het systeem print met een snelheid van 16 cm³/u. Het printproces dat voor het systeem is ontwikkeld, wordt Bound Metal Deposition genoemd: staafjes materiaal die in een cartridge zitten worden geëxtrudeerd op FDM-achtige wijze. De staafjes bestaan uit een mengsel van metaalpoeder en een ‘binder'.


Wie dat doet denken aan Metal Injection Moulding (MIM) heeft volkomen gelijk. Verschillende specialisten uit dat domein zijn direct betrokken geweest bij de oprichting van Desktop Metal in 2015. Daar schuilt ook de kracht van het proces. Veel metaal/binder-combinaties zijn direct - soms met een kleine aanpassing -uit de MIM-wereld afkomstig. Op dit moment zijn onder ander rvs 316L, H13-gereedschapstaal, Inconel 625, chroommolybdeen staal 4140 en koper beschikbaar en zijn 30 legeringen in ontwikkeling.

 

Metallurg ingebouwd

Zoals wellicht bekent van het MIM-proces is nog een warmtebehandeling noodzakelijk voor het verdichten van het product. Daarom maakt ook een sinteroven formaatje printer - die deels gebruikmaakt van microgolven - deel uit van het ‘studiosysteem'. Maar voor het zover is moet eerst de binder worden verwijderd in een ‘debinder'. Hierin - het apparaat heeft het formaat van een ladeblokje maar is met 150 kg wel wat zwaarder - wordt met een speciale vloeistof het bindermateriaal uitgespoeld, zodat een poreuze structuur ontstaat.


In de sinteroven wordt het product uiteindelijk verdicht tot 96-99,8% door het te sinteren net beneden het smeltpunt. Houd wel bij het ontwerp rekening met de krimp. Ook de oven is geschikt voor kantoorgebruik. Want inwendig mag het dan 1400 °C kunnen worden, de buitenzijde wordt niet meer dan handwarm. Voor de bediening hoef je gelukkig geen volleerd metallurg te zijn. Het systeem genereert op basis van het productontwerp het complete temperatuurprogramma.


Is het product gesinterd dan kunnen de eventuele meegeprinte en gesinterde ondersteuning met de hand worden verwijderd. Dit kan omdat bij het printen tussen ondersteuning en product met een separate printkop een keramische tussenlaag wordt geprint. Ondersteuning en product kunnen hierdoor met weinig kracht los worden gebroken.

 

Productiesysteem

Het Production System is bedoeld voor grootschalige productie en kan tot 8.200 cm³/u ‘neerleggen' in voxels kleiner dan 50 μm. Dat is volgens de makers honderdmaal sneller dan concurrerende metaalprintsystemen en zou bovendien ook nog eens tot twintigmaal goedkoper kunnen produceren. In dit systeem wordt gebruikgemaakt van Single Pass Jetting. Hierbij legt een heen-en-weer bewegende eenheid eerst een laag (MIM-)metaalpoeder neer die wordt gecompacteerd. De printbalk in de eenheid deponeert vervolgens druppeltjes bindermateriaal op de gewenste positie op het metaalpoeder. Daarna volgt nog eventueel het aanbrengen van ‘agents' die er voor moeten zorgen dat na het sinteren eventuele ondersteuningen eenvoudig kunnen worden verwijderd.

 

‘Levend ontwerp'

Waarschijnlijk kan je er wel van uitgaan dat via SolidWorks een ontwerp helemaal kan worden aangepast en klaargemaakt om naar de Desktop Metal-printers te worden verstuurd. Maar er is dus meer. Bij Desktop Metal vinden ze namelijk dat op dit moment eigenlijk niet of nauwelijks voor expliciet voor 3Dprinten wordt ontworpen. Vaak gaat het om het aanpassen van een bestaand ontwerp. Daar wordt dan met behulp van topologieoptimalisatie op basis van een paar statische belastingen her en der overtollig materiaal weggehaald. Volgens Desktop Metal is het veel logischer juist bij additive manufacturing te ontwerpen door het ontwerp te laten ‘groeien'. Dat doet het proces tenslotte zelf ook als het een product print.


Het resultaat is Live Parts - ‘generative design'-software maar dan toch net even anders. Ook in Live Parts geef je door middel van ‘constraints' de ontwerpruimte aan: hier mag wel materiaal komen, maar in dit gebied niet want daar komt een andere onderdeel van de constructie. Maar wat uniek lijkt - daar is weer die slag om de arm - is dat je vervolgens een dynamisch belastingprofiel voor het product in wording kan opstellen. Dat komt veel meer overeen met de belasting die een onderdeel ondervindt als het eenmaal in gebruik is. De praktijk is tenslotte zelden statisch: belastingen veranderen van grootte en richting, soms zelfs continu. De benadering van Live Parts komt volgens Desktop Metal veel beter overeen met de praktijk dan met het doorrekenen van een paar statische belastingscenario's en houdt bovendien ook rekening met bijvoorbeeld vermoeiing.  

 

Alleen met SolidWorks

De constraints die je gebruikt als basis voor het Live Parts-ontwerp kan je importeren vanuit je CAD-systeem. Het resultaat van de samenwerking die dan ook in het bijzijn van Gian Paolo Bassi werd aangekondigd: dat kan voorlopig alleen met SolidWorks. Via een add-in. De software staat namelijk eigenlijk nog volledig in de kinderschoenen volgens de makers. Zij willen nu van SolidWorks-gebruikers horen hoe het programma verder moet worden ontwikkeld. Wie zich via de website van Desktop Metal aanmeldt wordt gevraagd om zijn SolidWorks-licentienummer, kan de add-in installeren en aan de gang.
In de add-in SolidWorks kan je nu aan de gang om de constraints en de richting en grootte van de krachten vast te leggen. Denk bij constraints aan simpele extrusies als assen en cilinders met of zonder gat die oorsprong, doel en bijvoorbeeld begrenzingen aan de bouwruimte aangeven. De gebruiker geeft ook een punt of meer punten op een van de extrusies aan waar het ontwerp zijn oorsprong heeft - de ‘seed cell(s)' genoemd. Op een andere extrusie, bijvoorbeeld een cilinder met doorlopend gat, wordt een punt aangegeven dat als ‘target' fungeert.

 

Duizenden GPU's

Als de randvoorwaarden zijn gedefinieerd kunnen ze in Live Parts worden geladen. Het programma draait uiteraard in de cloud. De provider is Paperspace dat in die cloud duizenden GPU's heeft draaien die dus ook voorhet creëren van en Live Part worden ingezet. Het ontstaan van een product is nog het best te omschrijven als de groei van een organisme dat zijn oorsprong heeft in de ‘seed cells' en richting target groeit. Zo zie je dit ook op het scherm. Onder invloed van de belasting groeit het ontwerp. Dit betekent dat tijdens deze ‘evolutie' nieuwe cellen ontstaan maar ook cellen 'afsterven'. Dat lijkt een beetje op een gimmick - je ziet cellen die niets meer bijdragen naar beneden vallen - maar het geeft je hoe dan ook wel een idee van de werking.

 

De toekomst

Is het product eenmaal uitontwikkeld dan kan je via de bewerking Smooth een mesh in STL-formaat creëren. Dit bestand kan je dan weer importeren in SolidWorks en omzetten in een solid. Is dit nu de manier waarop je straks producten ontwerpt? Door zelf geen enkele ‘vorm' meer te ontwerpen maar alleen de beperkingen van de ontwerpruimte aan te geven op basis van vorm en belasting? Zover is het in elk geval nog niet. Je kan om een voorbeeld te noemen nog geen materiaal opgeven en nogal het nodige wordt in dit stadium bij de krachten voor zover bekend met dimensieloze eenheden aangeduid. Wie er als SolidWorks-gebruiker mee aan de gang wil kan zijn of haar gang gaan. De eerste 10 uur rekentijd zijn gratis. Daarna kost het je 25 dollar per uur. Maar wie weet zie je voor dat geld wel al de toekomst.

 

 

Video's

Sponsored - Pedeo wordt Smart

Sponsored - Pedeo wordt Smart

Pedeo is een toeleverancier van hogedrukgietproducten in zink- en aluminiumlegeringen. Het bedrijf…

AZ Hollink, voor humans in power transmission

Sponsored: AZ Hollink, voor humans in power transmission

AZ Hollink is een leverancier op het gebied van Power Transmissie die deel uitmaakt van een…

Sponsored content - Pilz' nieuwe trainingen voor 2019

Sponsored content - Pilz' nieuwe trainingen voor 2019

De trainingen van Pilz zijn al jaren gericht op het aspect: doen. Alle trainingen zijn…

Anymal: de bot die plants inspecteert

Anymal: de bot die fabrieken inspecteert en boeven vangt

Anymal is een hond-achtige robot die geschikt is voor zware industriële omgevingen, zoals…

Robot ruimt je troep op

Robot ruimt je troep op

Het Japanse bedrijf Preferred Networks heeft een robot ontwikkeld die zelfstandig een ruimte kan…

Meer videos »

Laatste nieuws

Over baanwissels, zeilgear en de draaibruggen bij Kornwerderzand (video's)

Over baanwissels, zeilgear en de draaibruggen bij Kornwerderzand (video's)

Het Nederlandse leven-lang-leren-landschap is een stimuleringsprijs rijker: de Ad Toptalentprijs. De prijs werd dit jaar voor het eerst toegekend, en wel aan 3 techniekers. Winnaars waren Patrick Nobel (Constructeur…

cross-site-scripting

Cross-site scripting ontdekt in Siemens firewalls

Nelson Berg, security researcher bij Applied Risk, heeft een cross-site-scripting kwetsbaarheid ontdekt in de Siemens Scalance S602, S612, S623 en S627-2M firewalls en hierover een veiligheidsadvies uitgebracht. Siemens…

Rioolkruiper, douche-wc en schimmelstoep winnen ScienceMakers Award

Rioolkruiper, douche-wc en schimmelstoep winnen ScienceMakers Award

Een rioolkruiper die criminelen afluistert, een douchebak die douchewater geschikt maakt om de wc mee door te trekken, stoeptegels van schimmels en een slim park. Dat zijn de winnaars van de ScienceMakers Awards. De…

Meer nieuws »

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Gratis nieuwsbrief

safety update
 

Product van de maand

RSS
NIEUW! Pilz Veiligheidslaserscanner PSENscan

Met de tweedimensionale veiligheidslaserscanner van Pilz, de PSENscan, beveiligt u gevarenzones optimaal.

Agenda

13 november 2018, München

Electronica 2018

Inside tomorrow

15 november 2018, Breda

2-daagse training ATEX 153

Op grond van de Arbowet zijn werkgevers verantwoordelijk voor arbeidsmiddelen en arbeidsplaatsen waar...

19 november 2018, Breda

2-daagse training CE-engineering en fabrikantschap

De Europese CE-richtlijnen gaan uit van het simpele scenario dat bij een verhandeld en/of in gebruik...

Meer agendapunten »