概   述

金屬3D打印技術以其獨特的加工形式、高效的定制能力，現已成為非標流線部件及拓撲鏤空等部件的重要加工方式。在醫療行業中，骨小梁、骨骼、關節等各項人體植入物都需要對患者進行針對性定制。針對定制成形的非規則部件的加工，3D打印以其普適性高、加工精度高等優勢，已成為植入部件加工工藝的最優之選。

然而，在金屬的3D打印過程中，雖然單件產品可快速成形，但打印成形的過程往往伴隨著部件變形、打印過程中刮刀的碰撞、打印后收縮導致的開裂等一系列問題。在增加試錯成本的同時，也嚴重影響著患者的醫療時效性。針對以上問題，海克斯康旗下的Simufact Additive仿真軟件可對打印部件進行快速仿真分析，預測可能的打印失效方式，并可對部件的打印變形進行自動迭代補償，幫助客戶實現“一次打印即可成功”的目標需求。

Simufact Additive簡介

Simufact.Additive 是全新開發的增材制造工藝仿真軟件，專門用于模擬金屬材料鋪粉增材制造過程。通過Simufact. Additive不僅可以虛擬再現增材制造過程，預測增材制造過程中以及結束后結構的變形和最終形狀、殘余應力。并可以輔助進行增材制造工藝參數（堆積方向、支撐結構、切割方向、材料、掃描速度、熱源參數等）的設計和優選。進而幫助設計人員進行改進工藝設計方案的虛擬驗證，從而最終實現“一次打印即可成功”的目的。

Simufact.Additive 側重于粉床熔融工藝仿真分析，其中包括選擇性激光熔融（SLM）、直接金屬激光燒結（DMLS）、LaserCUSING?、等效模擬EBM（考慮真空環境和基板預熱）、多種金屬粉末床熔融（PBF）等。

圖：Simufact.Additive圖形用戶界面（前處理）

Simufact Additive典型案例

1） 膝關節3D打印仿真案例

圖：膝關節定制模型

通過Simufact Additive軟件，對膝關節產品的3D打印過程進行精確復現，可完美預測打印各個環節膝關節模型的各項參數指標。軟件自動對變形位置進行反變形補償優化，降低產品打印后的變形量，幫助用戶提高產品精度，降低試錯打印的成本，同時幫助患者早日獲得定制產品。

圖：膝關節變形自動優化

2）患者特定植入物

鈦合金具有優秀的生物兼容性，并且重量輕，剛度好，是人體植入物的首選材質。Simufact的某一醫療行業客戶，借助Simufact Additive軟件對鈦合金（TiAl6V4）材質的某特定植入物進行了建模分析。在Simufact的幫助下，快速找到了打印變形的原因，并對打印的擺放位置、方向、切割方式進行了系統的優化。

圖：鈦合金特定植入物

 

圖：不同的擺放方式和支撐創建

 

圖：變形及殘余應力分布

通過仿真分析，得到相對優質的部件擺放位置，但部件的變形量依舊很大，最大約4mm左右，如下圖所示。

圖：不同擺放方式的打印變形分析（透明陰影為原始位置）

通過借助Simufact Additive的變形自動補償功能，對變形量進行了進一步優化，并獲得高精度的打印結果。軟件可將反變形后的STL文件進行輸出，使用優化后的STL文件進行實際打印，即可實現“一次打印成功”。經自動補償后，變形結果控制在了0.2mm以內，如下圖所示。

圖：自動變形補償過程和補償后的打印結果

總  結

借助Simufact.Additive軟件，可幫助用戶在人體植入的定制產品實際打印之前，預測整個打印、熱處理、切割后變形情況和可能發生開裂部位，并幫助用戶對變形超差問題進行自動優化。軟件實用、高效，不僅能大大節約試加工所帶來的物料成本，更能提高產品生產效率，縮短制造時間，幫助用戶實現“一次打印即可成功”的目的。

相關產品鏈接：https://www.anscos.com/simufact.html

更多信息 請關注庭田科技

全國熱線：400 633 6258

官方郵箱：info@anscos.com

【文章來自海克斯康工業軟件】