Ваши аргументы убедительны, наши исходные предпосылки при выборе софта действительно больше эмоциональные, чем технические. Для того, чтобы подтвердить правильность выбора мне теперь придется потратить определенное время на обучение NX и тестирование его возможностей. Если у вас есть желание в этом поучаствовать — я могу описать наши подходы к решению типовых задач в powermill, может быть Вы сможете задать мне вектор.
Но все таки не могу не кинуть камень в огород DMG-Mori. Не смотря на многие годы работ у них очень большие проблемы с технологами, те изделия, которые они показывают на выставках, видео и презентационных материалах, выбивают слезу.
У нас много факторов повлияло на выбор САМ'а. В общей сложности года три мы подбирались к этому вопросу, тестировали разные решения, общались со специалистами, искали разные решёния. Выбор powermill продиктован был следующими факторами:
1. Мы нашли специалиста по powermill (Александра Рагулин из делкам-м), который доступно объяснил, как решить наши проблемы. В интерактивной режиме мы запилили тест возможностей и были обнадежены результатами. Ключевой момент — мы нашли высококлассного специалиста, который помог нам решить все возникающие вопросы.
2. С Siemens nx мы тоже проводили такое тестирование — приглашали к нам Олега Чижа, он является одним из ведущих специалистов по nx в России. Тест показал реализуемость наших задач, но на тот момент сложность освоения нам показалась запредельной. Надо учитывать, что мы искали решение не только для нас самих, но и для наших клиентов. Вместе с машиной должен идти софт.
3. Ценовая политика автодеска значительно гуманнее, чем у сименса. Пакет cam+cad+additive+robotics от автодеска в несколько раз дешевле. Плюс мы (как университет) получаем пакет бесплатных лицензий. Плюс ломанный powermill легко находится на просторах интернета.
4. Написание и последующее допиливание постпроцессора и ячейки в милле — очень простая задача, есть мануалы от автодеска и все довольно открыто. Так как технология и оборудование развивается — для нас это важно.
5. Лёгкость освоения. За пару недель кого угодно можно научить работать в милле и создавать уп для аддитивки. (при наличии правильных методических материалов)
6. Вся аддитивка, которая есть в powermill — это результаты совместной работы тогда ещё делкама и компании beam machines (они одни из самых продвинутых производителей оборудования для плв). Beam заказали разработку САМ'а на базе powermill по своему тз (powerclad), специально для своих машин и своего процесса. А так как они делают самые сложные детали (после нас =)), то программный продукт получился классный. Правда вскоре автодеск купил делкам и все разработки попали в открытый доступ.
7. Ну и последнее. Сейчас технологии класса DED (плв к ним относится) находятся в стадии становления. Сейчас мало стандартных подходов, нет устоявшихся практик, каждый производитель имеет свое виденье целевых изделий и подхода к созданию траекторий. Плюс рынок небольшой, поэтому разработчики софта не вклыдывают много ресурсов в аддитивное направление. Это приводит к тому, что простые вещи делать может любое ПО, а для сложных стандартных решений нет ни у кого. И тут powermill выигрывает за счёт своей гибкости. С ним можно сделать все что угодно. Да, это может быть не очень элегантно, но работать будет.
А вообще мы открыты ко всему новому и будем расширять набор решений. К этому подталкивают как заказчики (те же авиационные двигателестроители все поголовно сидят в nx), так и автодеск со своей политикой перехода в облака (плюс из-за санкций есть определённые проблемы у части заказчиков)
Результаты разные на разных материалах. Обычно свойства находятся на уровне горячего проката, для части материалов — на уровне поковки. Но тут надо смотреть конкретно — какие свойства? Одно дело предел прочности, предел текучести, относительное удлинение при комнатной температуре, другое дело — малоцикловая усталость, длительная прочность или высотемпературная ползучесть. Свойства зависят от фазового состава, размера и формы зерна. Структура материала после плв отличается от структуры литья или проката, а вот хорошо это или плохо зависит от конкретного случая. Ну и в половине случаев все можно уравнять последующей термообработкой.
Одна из следующих статей будет посвящена точности, особенно что касается учеты напряжений и деформации.
А минимальный размер элемента определяется шириной валика. 0.8—1.0 мм — это наверно минимум того что мы делали.
Это зависит от изделия. Бывает и несколько недель на создание траекторий уходит. На больших траекториях только присвоение параметров может несколько часов проходить. Часть функционала powermill плохо оптимизирована и не параллелится. Стимуляция например может часов 5 идти на больших траекториях, поэтому её приходится разбивать на куски и запускать по очереди
А потому что это не слайсинг. Это разработка многоосевой управляющей программы. Если коротко, то можно выделить следующие стадии:
Разработка исходных требований к заготовке: ширина валика, режим, стратегия выращивания, припуски, подложка.
Разработка твердотельном 3д модели заготовки. Это тот результат, который мы должны достать из машины. Модель заготовки утверждается заказчиком.
Разработка технологической 3д модели заготовки. По этой модели будет создаваться траектория в CAM-системе и она сильно отличается от модели заготовки: учтены деформации при выращивании, да и сама модель как правила в поверхностях, задающих положения будущих валиков.
Разработка проекта в CAM-системе. Включает построение траекторий для все отдельных элементов, сброку их воедино, сортировку, присвоение поинт-параметров (мощность, расход порошка, скорость), симуляцию, постпроцессирование УП.
Тестирование УП на установке, организационные вопросы: оформление паспорта изделия, распределение смен, создание журнала выращивания.
Вы правы, если крупная компания что то делает, то скорее всего на это есть причины. Есть определённый набор задач отлично подходящих для гибридной установки. Это адаптивный локальный ремонт, население функциональных слоев и выращивание компактных элементов. То есть те задачи, где есть небольшой объем наплавки и можно сэкономить время на перенос детали на другой станок. Но если говорить про выращивание деталей целиком — специализированные решения дадут личший результат.
Гибрид — он как морская свинка. И не морская и не совсем свинка.
Да, кабина герметичная и продаётся аргоном перед запуском процесса. Для обслуживания головки и замены небольших изделий есть перчатки (как у химиков в перчаточные боксах) и вакуумируемый шлюз (чтобы передавать внутрь инструменты, подложки и запчасти). Процесс продувки занимает 40 минут, вентиляция — минут 20. Иногда установку приходится по несколько раз в день заполнять :)
Со ссылочками довольно сложно. Я думаю реализуем это в рамках будущих статей. Следующая будет про физику процесса, а потом — как раз планирую про материалы. Если будет положительный отклик — я могу привлечь кого-нибудь из наших материаловедов для углубленного погружения.
Принцип схожий, не конечно не G-коды в чистом виде, но тоже последовательный список команд перемещения, задачи цифровых и аналоговых выходов и так далее.
Запустить программу с обычного слайсера можно, но сложно — нужно кроме трансляции «языка» еще например прореживать точки. По определенным причинам промышленные роботы плохо переваривают очень большие управляющие программы, когда расстояние между точками меньше полумиллиметра
пять осей очень желательно, а лучше 8 =).
Есть примеры работы в трех осях — youtu.be/d2foaRi4nxM?t=145 Но это не от хорошей жизни, просто пятиосевой манипулятор они не сдюжили, хотя Optomec фирма древняя и известная. За три оси приходится платить — в первую очередь сложностью геометрии (нависающие конструкции делать сложно), а во-вторую — коэффициентом использования материала. Он неизбежно снизится в полтора-два раза.
Для создания управляющий программ сейчас используются CAM-системы, разработанные для программирования пятиосевых фрезерных станков с ЧПУ. Создание такой CAM-системы это задача стоимость в пару сотен человеко-лет. Существующие системы не оптимальны для аддитивки и не всегда дружелюбны и ограничены. Это связано с тем, что весь рынок еще не очень большой и вкладывать много ресурсов в разработку никто не будет. Тем ни менее тот же Powermill позволяет делать почти все что хочется, да он не идеален, но дает «общее» решение задача, что гораздо лучше, чем набор «частных», узко заточенных под конкретную задачу/геометрию. Не забывайте, что кроме технической реализации процесса создания траектории есть еще организационная часть — процессы взаимодействия людей, участвующих в процессе подготовки и изготовления детали, должны быть повторяемы, масштабируемы и иметь защитные механизмы поиска и исправления ошибок. Плюс перед нами как разработчиками оборудования необходимо переносить разработанные решения к заказчику. А это отдельная, очень интересная и сложная история.
Что касается материалов — здесь проявляется специфика российских заказчиков. Они приходят с изделиями, разработанными для традиционных технологий, с традиционными материалами, зачастую внесения коррективов в конструкторскую документацию, а тем более замена материала не допускается. А в документации часто прописаны российские материалы — не инконель 718, а например ЭИ698, не Ti-6Al-4V (он же ВТ6), а ВТ20 и найти это все в виде проволоки очень дорого, порошок становится дешевле.
Если есть возможность купить готовую проволоку нужного состава — да, она будет дешевле, чем порошок. Насколько? Нужно смотреть конкретно.
Ширина одиночного валика WAAM больше, хорошо это или плохо — надо смотреть на конкретные детали. У нас самая частая толщина стенки (определяющая ширину валика) 2-3 мм. Но это не значит, что какая то технология условно «хорошая», а какая то «плохая», тут скорее про компетенцию и квалификацию технолога. У них несколько разные области применения и они не могут заменить друг друга.
Поперечные колебания для заполнения (заштриховки) массивных элементов распространенная тема, реализуется например стратегиями netfabb в powermill. Мы их тоже используем. Есть две вариации — с оконтуривающим проходом и без него. Во втором случае шероховатость наружной поверхности будет очень высокой. Проблема неприменимости этого подхода для рабочего колеса на картинке в том, что лопатка изгибается и поверхность сечения на слои не является плоскостью, что не позволяет использовать netfabb для создания траектории с осцилляцией (ну не реализовано еще).
Что касается нас — со следующего года мы начинаем заниматься проволочной темой, причем по двум направлениям — как классический WAAM (MIG), так лазер+проволока. Для нас это вынуждено — есть большая задача по алюминию, ПЛВ из алюминиевого порошка не самая удачная идея — получается большая пористость.
Я еще не до конца разобрался с правилами хабра касательно упоминания компании. Может быть мы со временем дозреем до корпоративного блога.
Я являюсь начальником отдела исследований и разработок в ИЛИСТ — институт лазерных и сварочных технологий. Мы являемся подразделением Санкт-Петербургского Морского Технического Университета и да, кроме всего прочего мы еще и студентов учим =) Почти все сотрудники моего отдела — наши выпускники, правда выпускники политеха (там мы тоже являемся выпускающей кафедрой).
Есть разные подходы. Мы можем выращивать уже на существующих элементах. Наклонные элементы можно делать с заклонением технологического инструмента. Также можно выращивать под углом к оси лазерного луча. То есть например головка стоит вертикально, а стенка растет под углом 45 градусов к вертикали, но это требует изменения технологического режима. Нависающие элементы не являются сложностью, проблемы скорее добавляют потолочные перекрытия — иногда приходится добавлять закладные элементы, которые ввариваются на определенном этапе выращивания.
Поддержки используются редко, в основном для того, чтобы увеличить локальную жесткость изделия и предотвратить деформации.
Характерный размер внутренних дефектов в ПЛВ (как и в SLM) — это 100-150 мкм. Ультразвук не может различить такие малые размеры.
Про промышленную компьютерную томографию можно посмотреть например тут.
Видео с атомэнергомаша я видел, там не совсем томография, а рентген-контроль сварных швов. Разница в получаемом результате и разрешающей способности. Рентген выдает плоский снимок и если размер дефекта сравним с величиной шероховатости, то него нельзя будет отличить. Томография дает 3Д снимок, который можно рассечь плоскостями или обработать программно и подсчитать каждую пору.
Хороший промышленный томограф стоит около 100 млн рублей, при этом размер и «пробиваемая» толщина не позволят тестировать большие изделия. Увеличение размера рабочего поля и пробиваемой толщины при неизменных требованиях к разрешающей способности нелинейно увеличивают стоимость томографа.
Есть несколько технологий изготовления порошков:
1. Распыление металлической проволоки плазмой
2. Газовое распыление расплава металла. струя жидкого метала падает в специальном баке и распыляется потоком аргона.
3. Водяное распыление расплава металла. То что и пункт 2, только используются водяные струи. Дешевле, но и качество похуже.
4. Плазменное распыление вращающегося электрода. Берем цилиндрический вал диаметром 50 мм и длинной 1000 мм, раскручиваем до 50-100 тысяч оборотов и к торцу подносим плазменную горелку. На торце вала образуется тонкая пленка расплава, которая центробежной силой разбрызгивается по кругу, отдельные капельки металла застывают в полете и падают на дно рабочей камеры.
Разные технологии дают разное качество порошков и имеют разную стоимость.
В идеале нужна рентгеновская компьютерная томография, но большие изделия в томограф уже не влезут. Поэтому наружный контроль геометрии 3Д сканером, контроль внутренних дефектов с использованием металлографии и механические испытания образцов-свидетелей разрушающими методами (разрыв, удар, малоцикловая усталось, коррозионные испытания и т.д.).
Но все таки не могу не кинуть камень в огород DMG-Mori. Не смотря на многие годы работ у них очень большие проблемы с технологами, те изделия, которые они показывают на выставках, видео и презентационных материалах, выбивают слезу.
1. Мы нашли специалиста по powermill (Александра Рагулин из делкам-м), который доступно объяснил, как решить наши проблемы. В интерактивной режиме мы запилили тест возможностей и были обнадежены результатами. Ключевой момент — мы нашли высококлассного специалиста, который помог нам решить все возникающие вопросы.
2. С Siemens nx мы тоже проводили такое тестирование — приглашали к нам Олега Чижа, он является одним из ведущих специалистов по nx в России. Тест показал реализуемость наших задач, но на тот момент сложность освоения нам показалась запредельной. Надо учитывать, что мы искали решение не только для нас самих, но и для наших клиентов. Вместе с машиной должен идти софт.
3. Ценовая политика автодеска значительно гуманнее, чем у сименса. Пакет cam+cad+additive+robotics от автодеска в несколько раз дешевле. Плюс мы (как университет) получаем пакет бесплатных лицензий. Плюс ломанный powermill легко находится на просторах интернета.
4. Написание и последующее допиливание постпроцессора и ячейки в милле — очень простая задача, есть мануалы от автодеска и все довольно открыто. Так как технология и оборудование развивается — для нас это важно.
5. Лёгкость освоения. За пару недель кого угодно можно научить работать в милле и создавать уп для аддитивки. (при наличии правильных методических материалов)
6. Вся аддитивка, которая есть в powermill — это результаты совместной работы тогда ещё делкама и компании beam machines (они одни из самых продвинутых производителей оборудования для плв). Beam заказали разработку САМ'а на базе powermill по своему тз (powerclad), специально для своих машин и своего процесса. А так как они делают самые сложные детали (после нас =)), то программный продукт получился классный. Правда вскоре автодеск купил делкам и все разработки попали в открытый доступ.
7. Ну и последнее. Сейчас технологии класса DED (плв к ним относится) находятся в стадии становления. Сейчас мало стандартных подходов, нет устоявшихся практик, каждый производитель имеет свое виденье целевых изделий и подхода к созданию траекторий. Плюс рынок небольшой, поэтому разработчики софта не вклыдывают много ресурсов в аддитивное направление. Это приводит к тому, что простые вещи делать может любое ПО, а для сложных стандартных решений нет ни у кого. И тут powermill выигрывает за счёт своей гибкости. С ним можно сделать все что угодно. Да, это может быть не очень элегантно, но работать будет.
А вообще мы открыты ко всему новому и будем расширять набор решений. К этому подталкивают как заказчики (те же авиационные двигателестроители все поголовно сидят в nx), так и автодеск со своей политикой перехода в облака (плюс из-за санкций есть определённые проблемы у части заказчиков)
Результаты разные на разных материалах. Обычно свойства находятся на уровне горячего проката, для части материалов — на уровне поковки. Но тут надо смотреть конкретно — какие свойства? Одно дело предел прочности, предел текучести, относительное удлинение при комнатной температуре, другое дело — малоцикловая усталость, длительная прочность или высотемпературная ползучесть. Свойства зависят от фазового состава, размера и формы зерна. Структура материала после плв отличается от структуры литья или проката, а вот хорошо это или плохо зависит от конкретного случая. Ну и в половине случаев все можно уравнять последующей термообработкой.
Одна из следующих статей будет посвящена точности, особенно что касается учеты напряжений и деформации.
А минимальный размер элемента определяется шириной валика. 0.8—1.0 мм — это наверно минимум того что мы делали.
Это зависит от изделия. Бывает и несколько недель на создание траекторий уходит. На больших траекториях только присвоение параметров может несколько часов проходить. Часть функционала powermill плохо оптимизирована и не параллелится. Стимуляция например может часов 5 идти на больших траекториях, поэтому её приходится разбивать на куски и запускать по очереди
А потому что это не слайсинг. Это разработка многоосевой управляющей программы. Если коротко, то можно выделить следующие стадии:
Гибрид — он как морская свинка. И не морская и не совсем свинка.
Да, кабина герметичная и продаётся аргоном перед запуском процесса. Для обслуживания головки и замены небольших изделий есть перчатки (как у химиков в перчаточные боксах) и вакуумируемый шлюз (чтобы передавать внутрь инструменты, подложки и запчасти). Процесс продувки занимает 40 минут, вентиляция — минут 20. Иногда установку приходится по несколько раз в день заполнять :)
Запустить программу с обычного слайсера можно, но сложно — нужно кроме трансляции «языка» еще например прореживать точки. По определенным причинам промышленные роботы плохо переваривают очень большие управляющие программы, когда расстояние между точками меньше полумиллиметра
Есть примеры работы в трех осях — youtu.be/d2foaRi4nxM?t=145 Но это не от хорошей жизни, просто пятиосевой манипулятор они не сдюжили, хотя Optomec фирма древняя и известная. За три оси приходится платить — в первую очередь сложностью геометрии (нависающие конструкции делать сложно), а во-вторую — коэффициентом использования материала. Он неизбежно снизится в полтора-два раза.
Если есть возможность купить готовую проволоку нужного состава — да, она будет дешевле, чем порошок. Насколько? Нужно смотреть конкретно.
Ширина одиночного валика WAAM больше, хорошо это или плохо — надо смотреть на конкретные детали. У нас самая частая толщина стенки (определяющая ширину валика) 2-3 мм. Но это не значит, что какая то технология условно «хорошая», а какая то «плохая», тут скорее про компетенцию и квалификацию технолога. У них несколько разные области применения и они не могут заменить друг друга.
Поперечные колебания для заполнения (заштриховки) массивных элементов распространенная тема, реализуется например стратегиями netfabb в powermill. Мы их тоже используем. Есть две вариации — с оконтуривающим проходом и без него. Во втором случае шероховатость наружной поверхности будет очень высокой. Проблема неприменимости этого подхода для рабочего колеса на картинке в том, что лопатка изгибается и поверхность сечения на слои не является плоскостью, что не позволяет использовать netfabb для создания траектории с осцилляцией (ну не реализовано еще).
Что касается нас — со следующего года мы начинаем заниматься проволочной темой, причем по двум направлениям — как классический WAAM (MIG), так лазер+проволока. Для нас это вынуждено — есть большая задача по алюминию, ПЛВ из алюминиевого порошка не самая удачная идея — получается большая пористость.
Я являюсь начальником отдела исследований и разработок в ИЛИСТ — институт лазерных и сварочных технологий. Мы являемся подразделением Санкт-Петербургского Морского Технического Университета и да, кроме всего прочего мы еще и студентов учим =) Почти все сотрудники моего отдела — наши выпускники, правда выпускники политеха (там мы тоже являемся выпускающей кафедрой).
Поддержки используются редко, в основном для того, чтобы увеличить локальную жесткость изделия и предотвратить деформации.
Про промышленную компьютерную томографию можно посмотреть например тут.
Видео с атомэнергомаша я видел, там не совсем томография, а рентген-контроль сварных швов. Разница в получаемом результате и разрешающей способности. Рентген выдает плоский снимок и если размер дефекта сравним с величиной шероховатости, то него нельзя будет отличить. Томография дает 3Д снимок, который можно рассечь плоскостями или обработать программно и подсчитать каждую пору.
Хороший промышленный томограф стоит около 100 млн рублей, при этом размер и «пробиваемая» толщина не позволят тестировать большие изделия. Увеличение размера рабочего поля и пробиваемой толщины при неизменных требованиях к разрешающей способности нелинейно увеличивают стоимость томографа.
1. Распыление металлической проволоки плазмой
2. Газовое распыление расплава металла. струя жидкого метала падает в специальном баке и распыляется потоком аргона.
3. Водяное распыление расплава металла. То что и пункт 2, только используются водяные струи. Дешевле, но и качество похуже.
4. Плазменное распыление вращающегося электрода. Берем цилиндрический вал диаметром 50 мм и длинной 1000 мм, раскручиваем до 50-100 тысяч оборотов и к торцу подносим плазменную горелку. На торце вала образуется тонкая пленка расплава, которая центробежной силой разбрызгивается по кругу, отдельные капельки металла застывают в полете и падают на дно рабочей камеры.
Разные технологии дают разное качество порошков и имеют разную стоимость.