引言

隨著增材制造技術(shù)的不斷成熟，增材制造工藝在電子行業(yè)的滲透率不斷增加，其在電子行業(yè)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在消費(fèi)電子、柔性電子、先進(jìn)封裝等領(lǐng)域，通過高精度增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零部件的快速制造。

電子產(chǎn)品中的金屬結(jié)構(gòu)件在3D打印過程中會遇到打印變形超差、開裂等問題，尤其在首次打印結(jié)構(gòu)件時(shí)，沒有過往經(jīng)驗(yàn)可借鑒，只能通過不斷試錯(cuò)來尋找解決方案。

對于前期工藝開發(fā)，借助增材仿真專業(yè)軟件，可減少試錯(cuò)次數(shù)，有效縮短研發(fā)周期。Simufact Additive增材制造仿真軟件，憑借其簡潔易用、多種算法、求解精確、功能完善、自動(dòng)優(yōu)化補(bǔ)償、結(jié)合掃描數(shù)據(jù)高級補(bǔ)償功能等優(yōu)勢贏得了眾多用戶的好評。

增材制造工藝仿真方案

Simufact Additive 增材制造仿真軟件主要功能包括鋪粉增材制造工藝仿真、鋪粉增材制造工藝缺陷分析仿真、金屬粘結(jié)劑噴射成型工藝仿真、機(jī)加仿真分析，算法上涵蓋了固有應(yīng)變、熱學(xué)分析、熱力耦合分析，包含制造過程和校核功能分析，針對鋪粉增材制造工藝，軟件可實(shí)現(xiàn)增材過程分析、熱處理、熱等靜壓、線割、支撐移除等工藝過程全流程仿真分析。通過Simufact Additive對增材制造過程仿真分析主要打印變形、開裂、卡刮刀預(yù)測、收縮線、應(yīng)力、應(yīng)變、相變、匙孔、表面粗糙度等，并且軟件具有變形補(bǔ)償自動(dòng)優(yōu)化，能夠?qū)?yōu)化后的結(jié)構(gòu)導(dǎo)出STEP等格式，最終幫助用戶實(shí)現(xiàn)一次打印成功。

表殼增材應(yīng)用案例

通過Simufact Additive增材仿真軟件對表殼增材工藝研究，軟件可以幫助研究不同的擺放角度對打印變形的影響、不同的支撐方式的影響、變形補(bǔ)償自動(dòng)優(yōu)化、打印后消除殘余應(yīng)力熱處理等影響。該案例主要工藝過程為打印——線割——支撐移除。

如下圖所示展示了不同的擺放角度，通過Simufact Additive增材仿真可以快速獲取不同角度打印變形預(yù)測。

不同擺放角度（左-平放，右-立放）

如下圖所示，打印結(jié)束變形量：平放最大值0.28mm，立放最大值0.18mm，從打印結(jié)束評估，立放打印變形較小；支撐去除后變形量：平放最大值0.65mm，立放最大值0.33mm，因?yàn)榉抡鏁r(shí)線割或支撐移除可能導(dǎo)致零件偏轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致顯示的變形偏大，而不是實(shí)際零件的變形，針對這種問題，Simufact Additive獨(dú)特的表面偏差對比功能，可以分析仿真結(jié)果與標(biāo)稱幾何進(jìn)行最佳匹配對比，當(dāng)然也支持與掃描數(shù)據(jù)、與目標(biāo)幾何等進(jìn)行對比分析，如此表殼支撐去除后的表面偏差結(jié)果為：平放最大0.31mm，立放最大0.23mm，對比幾何為標(biāo)稱幾何。所以此種變形分析方法才更符合實(shí)際。

打印結(jié)束變形（左-平放，右-立放）

支撐去除后的變形（左-平放，右-立放）

支撐去除后的表面偏差與標(biāo)稱幾何對比（左-平放，右-立放）

變形補(bǔ)償自動(dòng)迭代優(yōu)化

在Simufact Additive增材仿真軟件設(shè)置表殼變形補(bǔ)償自動(dòng)優(yōu)化的目標(biāo)，這里設(shè)置0.08mm，軟件會基于變形情況自動(dòng)生成補(bǔ)償后的模型，自動(dòng)迭代驗(yàn)證補(bǔ)償后的結(jié)構(gòu)能否達(dá)到打印變形目標(biāo)控制，如下圖所示，經(jīng)過兩次迭代，打印變形控制在目標(biāo)范圍內(nèi)。最大表面偏差0.047mm。

Simufact Additive變形補(bǔ)償自動(dòng)迭代

變形補(bǔ)償優(yōu)化后的打印仿真結(jié)果

制造缺陷預(yù)測

Simufact Additive增材仿真軟件除了對變形的預(yù)測和自動(dòng)迭代優(yōu)化，還可以對增材制造各個(gè)工藝階段的應(yīng)力進(jìn)行仿真分析，并且可以對增材制造缺陷進(jìn)行預(yù)測分析，如打印開裂、收縮線、刮刀碰撞預(yù)測等。如下圖所示為表殼打印可能的開裂預(yù)測，紅色位置為開裂風(fēng)險(xiǎn)較高區(qū)域。對于可能的收縮線，紅色位置為較明顯位置，黃色位置次之。

左-可能的失效；右-收縮線缺陷