La fabricación aditiva, también conocida comúnmente como impresión 3D, es un proceso de fabricación mediante el cual se agrega material, capa por capa, para construir una pieza. El proceso comienza con un modelo 3D que está diseñado en el programa CAD nativo del usuario. Esa parte se analiza y se divide en varias secciones para crear un plan de construcción para la pieza.

Son muchos los beneficios de la fabricación aditiva. Esto incluye un tiempo de entrega más corto para las piezas, creando piezas que no pueden ser creadas por métodos de fabricación tradicionales, piezas más livianas, menos residuos, menos habilidades necesarias para operar, sin cambios de herramientas entre diseños y la capacidad de utilizar una gran variedad de materiales. Hay una sorprendente variedad de materiales disponibles en la actualidad.

Las funciones de SOLIDWORKS pueden ayudar a identificar problemas de diseño o geometría al principio de la fase de diseño para reducir costos y ahorrar tiempo. Vamos a presentar algunas de estas características que prepararán diseños para la fabricación aditiva en general.

Las características de SOLIDWORKS son:

• SimulationXpress
• Print3D
• Análisis de Geometría
• Análisis de espesor
• Análisis de extracción y diseño
• DFMXpress

SimulationXpress

SimulationXpress es una herramienta gratuita que se activa dentro de SOLIDWORKS que permite el análisis de elementos finitos de primer paso (FEA) dentro del software SOLIDWORKS.

SimulationXpress ayuda a los ingenieros y diseñadores a asegurarse de que la pieza que están diseñando funcionará según lo diseñado, lo cual es importante a la hora de decidir si su prototipo puede funcionar.

Si necesita un prototipo funcional, una pieza de producción de bajo volumen, una plantilla, un accesorio o una herramienta, una pieza de plástico puede fallar en una prueba de esfuerzo o deflexión, entonces debe considerar sus materiales. Una cosa importante a tener en cuenta es que la mayoría de las partes que se crean con tecnología FFF o similar no tendrán el 100% de relleno por defecto.

Un porcentaje de relleno a menudo se utilizará cuando se habla de partes impresas en 3D. La mayor parte del material interno se colocará en capas en una matriz o estructura de celosía y no será 100 por ciento sólido o denso.

Las piezas diseñadas no tendrán la fuerza de una pieza con un relleno del 100 por ciento (totalmente denso), pero la herramienta sigue siendo valiosa al comparar el esfuerzo y la deformación en los materiales.

Print3D

SOLIDWORKS introdujo una función hace unos años que hace que la impresión en 3D sea tan sencilla como las impresoras 2D al imprimir desde una aplicación.

Esta característica no fue del agrado de los fabricantes de impresoras 3D ya que muchas empresas de proporcionan su propio software, pero hay algunas impresoras compatibles con esta característica, como Makerbot..

La característica tiene mucho valor cuando se considera que tiene una función de escala para asegurarse de que las piezas se pueden imprimir con precisión y un comprobador de volumen de la cama de la impresora para ver si su pieza encajará sin cambios. Esta característica también intentará orientar la pieza para que encaje en la cama de construcción de una impresora 3D.

Todo esto y además la capacidad de verificar dónde pueden ser necesarios los soportes. Esta es una herramienta rica en características y debe usarse al menos antes de enviar un archivo a su impresora.

Análisis de Geometría

El análisis de geometría identifica geometrías problemáticas que podrían causar problemas en otras aplicaciones. Estas aplicaciones incluyen modelado de elementos finitos, impresión 3D o mecanizado asistido por computadora.

Puede especificar valores de parámetros de control para identificar estas entidades geométricas. No le gustaría que su impresora imprimiera una geometría que podría fallar, especialmente si se puede evitar con SOLIDWORKS.

La figura siguiente muestra un Análisis de Geometría que se está configurando para la pieza que se está diseñando.

Análisis de espesor

El análisis de espesor es una herramienta muy importante para todas las piezas que se fabrican ya sea que se use fabricación aditiva o sustractiva. Cada método de impresión 3D tendrá directrices de diseño únicas para el tamaño de la pieza y el grosor de la pared.

En SOLIDWORKS, estos se pueden ingresar como parámetros para generar comentarios específicos para su proceso de impresión 3D. Las paredes muy delgadas pueden doblarse o caerse usando la fabricación aditiva utilizando cualquier material.

Las paredes gruesas también pueden ser un problema para algunos procesos de fabricación aditiva. La misma herramienta identificará esas regiones. Como puede ver en la imagen, SOLIDWORKS detecta automáticamente dónde hay paredes delgadas o gruesas en su parte. Estos pueden no ser siempre obvios según la complejidad de su diseño.

Análisis de Extracción y diseño

Estas características son típicamente para aplicaciones de diseño de moldes, pero son muy útiles cuando se buscan aplicaciones de fabricación aditiva.

Los usuarios de SOLIDWORKS solo necesitan definir la dirección de "extracción" o la dirección desde la que se construirá la parte del ángulo definido y SOLIDWORKS hace el resto.

A menudo son necesarios los soportes dentro de la pieza, sin embargo, deben evitarse deben evitarse en la medida posible, por lo que es importante que SOLIDWORKS le informe cuándo existen estas condiciones, de modo que puede abordarlas allí mismo en el software.

Dependiendo de su método de impresión, los soportes pueden ser difíciles de eliminar después de la impresión y pueden dejar superficies muy rugosas.

En la imagen de arriba, las caras rojas y azules necesitarían soportes, mientras que las caras amarillas y verdes no. Las caras amarillas y verdes no necesitarán soportes, ya que se encuentran bajo el umbral de ángulo en la dirección de construcción de la pieza.

DFMXpress

DFMXpress es una herramienta gratuita que debe activar dentro de su software SOLIDWORKS. Esta herramienta no tiene nada que ver con la fabricación aditiva.

De hecho, está orientado al fresado y la perforación. Estos, que son operaciones de fabricación sustractivas. El valor en esta herramienta aquí es mostrar dónde el uso de la fabricación aditiva sería ventajoso cuando el mecanizado sea difícil o imposible.

La imagen a continuación muestra las áreas de la parte diseñada donde será difícil fresar o perforar usando la fabricación sustractiva.

En resumen, SOLIDWORKS ayuda a los diseñadores e ingenieros a atajar el ciclo de iteración de piezas mediante la identificación de áreas para rediseñar antes de la impresión.

Mientras que muchas impresoras 3D tienen software patentado con análisis de geometría, modificación de orientación y detección de geometría, encontrar estos problemas en la etapa de impresión significa que los ingenieros van entre sus programas CAD y el software de impresión para modificar y preparar sus piezas para imprimir.

Con el uso de estas herramientas, los usuarios de SOLIDWORKS pueden detectar por adelantado áreas potencialmente problemáticas para un proceso de impresión en 3D; editar directamente en el programa; y como resultado, mejora en gran medida el rendimiento de impresión y los ciclos de iteración más bajos debido a impresiones fallidas.