In sechs Schritten zum 3D-Druck

Fremde CAD-Formate lassen sich bearbeiten, als wären sie in Ansys SpaceClaim entstanden.

Schritt 1: Import und Bearbeitung beliebiger Geometriedaten

In Ansys SpaceClaim können alle marktgängigen nativen CAD-Daten, die neutralen Formate und STL-Dateien anstandslos importiert und geöffnet werden. Das hilft, wenn ein Produktentwickler die Aufgabe hat, CAD-Daten für die Vorserien-Fertigung oder den Prototypenbau aufzubereiten.

Eine schlechte, fehlerbehaftete Geometrie aus den Ausgangssystemen kann mit einem Reparaturwerkzeug automatisch oder teilautomatisiert repariert und in einen „wasserdichten“ Volumenkörper verwandelt werden. Falls nun Konstruktionselemente zu klein oder Wände zu dünn sein sollten, um in einem Rapid-Prototyping-Verfahren gefertigt zu werden, lässt sich die Geometrie mit Tools wie etwa „Auswählen“, „Ziehen“, „Füllen“, „Verschieben“ und „Kombinieren“ intuitiv bearbeiten.

Selbst komplexe Bauteile und Baugruppen können in der Schnittansicht bearbeitet werden.

Schritt 2: Zielorientiert die Geometrie anpassen und erstellen

An dieser Stelle im Prozess ist es wichtig, den Entwickler von der aufwendigen Bedienung Feature-basierter CAD-Systeme zu entlasten: Die Definition neuer Konstruktionsfeatures und die Auseinandersetzung mit der – womöglich von einem Dritten erzeugten – Logik der Konstruktionshistorie sind dabei nur hinderlich. Gefragt sind Möglichkeiten, rasch die Geometrie zu erstellen oder direkt in der Schnittansicht zu arbeiten. Es sollte möglich sein, Supportgeometrie für den Schichtbauprozess einfach zu erzeugen oder störende Geometrieelemente zu entfernen. Modelle sollten binnen kurzer Zeit angepasst werden können, um Bauzeit, Materialverbrauch und Kosten zu senken.

In die blaue STL-Datei wird ein Solid eingebracht und verschmolzen - eine besondere Funktion von Ansys SpaceClaim.

Schritt 3: „Hybrides Modellieren“ von STL-Daten

Diese Möglichkeit erstreckt sich bei Ansys SpaceClaim auch auf das „Hybride Modellieren“ von STL-Dateien: das bedeutet, dass Anwender Solid-Modelle zur Beeinflussung von STL-Dateien verwenden können. Es lassen sich einfach beliebige Solids definieren, die mit der STL-Datei verschmolzen oder von ihr abgezogen werden können. So wird es z. B. einfach, einer komplexen STL-Freiformflächen-Geometrie maßhaltige Anschlüsse hinzuzufügen.

Auch andere typische Aufgaben werden mit Ansys SpaceClaim schneller erledigt. Dazu gehören das Ummanteln und Verdicken von Geometrie oder das Füllen von Lücken. Ebenso gehören das Skalieren von Modellen auf die ideale Größe sowie das Splitten von großen Teilen in mehrere Stücke, die dann parallel und Zeit sparend bearbeitet werden können, dazu – und auch das rasche Erzeugen und Verifizieren von Verbindungselementen wie Lippen oder Verzapfungen für das spätere Zusammensetzen der Teile. Ebenso einfach lassen sich STL-Netzdaten mit Ansys SpaceClaim für die richtige Auflösung der verwendeten Prototyping- oder 3D-Drucker-Hardware tesselieren.

Shrink wrapping eines STL-Modelles.

Schritt 4: Vorbereitung für den 3D-Druck

Doch die Möglichkeiten zur Vorbereitung von STL-Daten auf den 3D-Druck sind damit noch lange nicht erschöpft. Anwender ohne CAD-Ausbildung können STL-Dateien auf Wasserdichtigkeit und Überschneidungen prüfen und bereinigen. Löcher, falsch ausgerichtete Normale oder lagegleiche Dreiecke werden erkannt. Mit wenigen Befehlen lassen sich Bauteile entkernen oder aushöhlen, um Gewicht zu sparen. Umgekehrt lassen sie sich mit unterschiedlichen 2D- und 3D-Gitterstrukturen ausfüllen, um Stabilität zu gewinnen.

Mit der neuen Shrink Wrap-Funktion erhalten die ausgewählten Körper eine wasserdichte, gleichmäßig facettierte Außenhaut. So lassen sich auch schlechte Scan-Daten oder 3D-Modelle in kürzester Zeit für den 3D-Druck aufbereiten. Die Arbeit wird auch dadurch erleichtert, dass ein Teil sofort in der Originalposition auf den Bildschirm gebracht wird, wozu „magnetische“ Schnappfunktionen auf Achsen und Flächen verwendet werden. Dies ist auch bei der anschließenden Fertigung hilfreich.

Flächen lassen sich über STL legen.

Schritt 5: Reverse Engineering

Oft besteht die Anforderung, auf Basis der STL-Datei eine exakte Geometrie für Folgeprozesse in Entwicklung und Fertigung zu erzeugen. Dies lässt sich mit praktischen Funktionen beschleunigen: Man kann z. B. Kurven dynamisch an STL-Daten anlegen. Im Anschluss vergleicht ein Abweichungswerkzeug das STL-Netz mit dem erstellten Volumenkörper. Unterschiedliche Farben markieren, wo sich der Volumenkörper außerhalb oder innerhalb des STL-Netzes befindet.

Die Toleranzmaße können individuell festgelegt werden. Mit der neuen Funktion Skin Surface lassen sich sehr organische Körper einfach einscannen und in Ansys SpaceClaim mit facettierten Daten repräsentieren. Mit ein paar Mausklicks lassen sich Facetten oder wiederkehrenden Schleifen verbinden und dadurch Flächen schaffen.

Stützstrukturen können mit SpaceClaim problemlos nachträglich eingefügt werden.

Schritt 6: 3D-Direktmodellierung zur Freigabe

Wenn Fertigungsspezialisten an den Ursprungsmodellen diverse Änderungen vornehmen wollen, um die Fertigung oder den 3D-Druck zu ermöglichen, müssen sie die beabsichtigten Änderungen an den Kunden oder die eigene Entwicklungsabteilung kommunizieren. Dies geht schnell mit Ansys SpaceClaim, wo die Ergebnisse im Standard STEP, in STL oder nativen Parasolid- oder Catia-Formaten ausgegeben werden. Damit erhalten die Ingenieure alle Vorteile durchgehender Entwicklungsprozesse ohne unnötige Zeitverluste.