In sechs Schritten zum 3D-Druck!

Wie Sie bei der Aufbereitung von 3D CAD-Modellen für den 3D-Druck Zeit und Kosten sparen.

Wenn Sie Prototypen oder Kleinserien ihrer Bauteile oder Produkte herstellen, diese bei einem Dienstleister in Auftrag geben – oder als Dienstleister auf Rapid Prototyping spezialisiert sind, müssen Sie 3D-Modelle übernehmen und für Ihr spezielles Verfahren aufbereiten. Darum geht es in diesem Artikel: Die Datenübernahme aus allen möglichen 3D-CAD-Systemen, das Anbringen fertigungstechnisch notwendiger Veränderungen durch Direktmodellierung, die schnelle Erstellung von Stützkonstruktionen oder einfach die Bearbeitung und Ausgabe von STL-Daten.
In sechs Schritten haben Sie mit ANSYS SpaceClaim als einfachem, kostengünstigen 3D Engineering-Werkzeug alle Prozesse rund um den 3D-Druck im Griff.

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. Dies hilft, wenn ein Produktentwickler die Aufgabe hat, CAD-Daten für die Vorserien-Fertigung oder den Prototypenbau aufzubereiten.
Schlechte, fehlerbehaftete Geometrie aus den Ausgangssystemen kann mit Reparaturwerkzeugen 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.

2. Zielorientiert: Rasch 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 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.

3. „Hybrides Modellieren“ von STL-Daten
Diese Möglichkeit erstreckt sich bei ANSYS SpaceClaim auch auf das „Hybride Modellieren“ von STL-Dateien: Dies 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 zum Beispiel einfach, einer komplexen STL-Freiformflächen-Geometrie maßhaltige Anschlüsse hinzu zu fügen.
Auch andere typische Aufgaben werden mit ANSYS SpaceClaim schneller erledigt. Dazu gehören das Ummanteln und Verdicken von Geometrie oder das Füllen von Lücken; das Skalieren von Modellen auf die ideale Größe; das Splitten von großen Teilen in mehrere Stücke, die dann parallel und Zeit sparend bearbeitet werden können; 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.

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.

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 zum Beispiel 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. Verbinden Sie mit ein paar Mausklicks die Facetten oder wiederkehrenden Schleifen und schaffen Sie dadurch Flächen!

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: Sie können Ihre Ergebnisse im Standard STEP, in STL oder nativen Parasolid- oder Catia-Formaten ausgeben. Damit erhalten die Ingenieure alle Vorteile durchgehender Entwicklungsprozesse ohne unnötige Zeitverluste.