Software voor 5-assig 3D printen zorgt voor minder materiaalverspilling
Een doctoraal studente van Penn State University heeft software ontwikkeld om het gebruik van 5-assig 3D printen te versnellen. De software reduceert het aantal processtappen, de tijd die nodig is en zorgt voor minder materiaalverbruik doordat er geen supportstructuren nodig zijn, terwijl het 3D printen gewoon 3-assig gedaan blijft worden.
Enkele jaren geleden was het op Formnext opeens een behoorlijk actueel thema: 5-assige FDM printers. Deze ontwikkeling heeft zich echter niet doorgezet: de meeste filament printers zijn in de basis nog altijd 3-assige machines. Xinyi Xiao, die afgelopen zomer onderzoek deed aan de Penn State University, schrijft dat toe aan het gebrek aan goede software voor het berekenen van de gereedschapsbanen. “Vijfassig AM is nog een jong vakgebied en de software hiervoor bestaat eigenlijk nog niet.” Het ontbreekt aan software om automatisch het werkstuk goed te positioneren.
Onderzoekers Penn State University ontwikkelen algoritme voor automatisch berekenen gereedschapsbanen
Onderverdeling in secties
Xinyi Xiao heeft onder leiding van professor Sanjay Joshi nieuwe software ontwikkeld. Ze beschrijven deze uitgebreid in een artikel in het wetenschappelijk tijdschrift Journal of Additive Manufacturing. Het algoritme detecteert in het CAD-model welke secties van het onderdeel in welke positie geprint moeten worden om te vermijden dat supportstructuren nodig zijn. Ook voorkomt het algoritme botsing tussen de printkop en het materiaal dat al is opgebouwd. Daartoe deelt de software het ontwerp op in meerdere secties. Het uitgangspunt is dat elke sectie – dankzij de positionering via de beide draai- en zwenkassen – geprint kan worden zonder dat supportstructuren nodig zijn. Omdat de 5-assige 3D printers onderdelen continu herpositioneren verloopt het printproces zonder onderbreking.
Scenario’s virtueel testen
Met deze nieuwe software kan men het printen beter plannen en vooraf nog eventuele aanpassingen aan het ontwerp doen om tijd en dus kosten te besparen. Het algoritme geeft eveneens inzicht in de printbaarheid van het onderdeel zonder supportstructuren. “Automatisering helpt door snel een aantal verschillende scenario’s te testen voordat je iets op de machine gaat maken”, zegt professor Sanjay Joshi van Penn State University.
Oplossing om materiaalverspilling tegen te gaan
Hoewel Xinyi Xiao tegenwoordig als associate professor aan de Miami University in Ohio werkt, zegt ze haar onderzoek naar de software voor 5-assige printers te willen voortzetten. Met name richt ze zich op toepassingen in de automobiel- en luchtvaartindustrie. “Grote onderdelen, waarvoor men traditionele additive manufacturing systemen gebruikt, vergen soms dagenlange productie en veel materiaalverspilling doordat men gebruik maakt van supportstructuren. Additive manufacturing is een krachtige techniek, maar heeft ook z’n nadelen. Er is nog veel werk aan de winkel.”
