Аддитивные технологии в CAD/CAM/CAPP ADEM-VX

Андрей Аввакумов,
ведущий специалист технической поддержки ГК ADEM

В статье представлен программный комплекс ADEM версии VX, поддерживающий проектирование технологических процессов в сфере аддитивных технологий, который позволяет одновременно выполнять программирование установок для выращивания (САМ-модуль) и технологическое проектирование (модуль САРР) для включения операций аддитивной обработки в общую информационную систему предприятия.

Развитие аддитивных технологий как таковых на российским рынке идет волнообразно. И если первая волна, которая прошла несколько лет назад и несла в себе больше ознакомительную и демонстрационную информацию, была встречена с определенным воодушевлением, то следующая волна — использование метода прямого лазерного выращивания (ПЛВ) деталей в качестве полноценного средства производства — столкнулась на своем пути со множеством препятствий, начиная с материального обеспечения (оборудование, приспособления, расходные материалы, отладка технологий и т.д.) и заканчивая подходящим ПО, способным не только решать очень узкие технологические задачи, но и вписываться в общую информационную систему предприятия.

Однако определенную радость и здоровый оптимизм вызывает тот факт, что несколько отечественных институтов взялись за серьезное изучение и устранение этих самых препятствий второй волны, развития АТ (рис. 1-4). Так, целый ряд работ, посвященных совершенствованию технологии и повышению качества получаемых деталей методом ПЛВ, был проведен на площадке Cамарского университета (СГАУ) с использованием установки ИЛИСТ СПбГМТУ [1] — см. рис. 1 и 2.

Рис. 1. Детали индустриальной газотурбинной установки, получаемые методом ПЛВ из сплава ЭП648 (ХН50ВМТЮБ), выращивались на установке с мощностью 2 кВт при скорости сплавления 25 мм/с и диаметре пучка лазера 2,5 мм

Рис. 2. Процесс выращивания детали методом ПЛВ

Рис. 3. Образцы 3D-печати металлом

В процессе проделанных работ особое внимание уделялось и программному обеспечению для выполнения проектирования технологии получения деталей методом ПЛВ.

Программный комплекс ADEM версии VX, поддерживающий проектирование технологических процессов, в том числе и по направлению аддитивных технологий (рис. 5), позволяет выполнять одновременно как программирование непосредственно самих установок для выращивания (САМ-модуль), так и выполнение технологического проектирования (модуль САРР) для включения операций аддитивной обработки в общую информационную систему предприятия.

Рис. 4. 3D-печать пластиком [2]

Рис. 5. Выбор направления технологического проектирования «Аддитивное производство» в системе ADEM-VX

Задачи, с которыми столкнулись разработчики компании ADEM при доработке системы и добавлении в нее функционала для работы с аддитивными технологиями, не ограничились формированием траектории для движения наплавляющей головки установки лазерной наплавки. Камнем преткновения стал объем Управляющей программы, формируемой САМ-системой. Поскольку система ADEM может работать не только с моделями в формате STL (предполагающими определенную аппроксимацию финишных поверхностей и как результат — повышение объема постобработки деталей, полученных АТ), но и с любыми поверхностными и твердотельными 3D-моделями, то растет и количество кадров УП для формирования сложных поверхностей.

В отличие от ручного написания параметрических УП, работа с САМ-системой не подразумевает критичного отношения к объему файла УП. Однако, в свою очередь, уже сами установки для выращивания деталей могут иметь ограничения по памяти. Отсюда возникает необходимость предоставления технологу возможности настройки величины аппроксимации (загрубления) качества финишной поверхности детали (например, выращивание ступенчатой модели вместо гладкой конической поверхности) — рис. 6.

Рис. 6. Упрощение сложных поверхностей (ступенчатые вместо конических)

В сжатые сроки были решены вопросы формирования заполнения внутренней структуры деталей, получаемых методом лазерного выращивания, особенности формирования смежных слоев и ряд других вопросов (рис. 7). Причем важно отметить, что все создаваемые средства вписались в существующий интерфейс CAD/CAM/CAPP-системы ADEM, тем самым позволяя максимально сократить время на освоение нового программного продукта людям, уже знакомым с работой в ADEM.

Рис. 7. Назначение основных параметров послойного выращивания и заполнения внутренней структуры детали

Открытой задачей пока остается автоматическое формирование элементов поддержек при выращивании наклонных и горизонтальных участков деталей. Однако здесь вопрос заключается лишь в согласовании отдельных нюансов ТЗ для разработчиков САМ-модуля — ведь нет предела совершенству и всегда хочется создать изначально годный и продуманный продукт, а не копировать вслепую принципы работы зарубежных слайсеров и других установок ПЛВ. Так что, пользуясь случаем, можно заявить о готовности сотрудничать со стороны ГК ADEM с предприятиями и институтами на ниве создания наиболее совершенной САПР для получения деталей с использованием АТ.

Литература:

Носова Е.А., Балякин А.В., Олейник М.А. Исследование влияния отжига на микроструктуру и твердость сплава ЭП648 после прямого лазерного выращивания // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2022. Т. 18. № 1. С. 9-14.

Дарьина А.О. Материал курса «Компьютерная графика». Лабораторная работа «Новогодний шар». Тольятти. 2019