Pakar Altair Ravi Kunju Membahas Perangkat Lunak Simulasi Tingkat Lanjut untuk Pencetakan 3D
Mencapai alur kerja persiapan desain yang lebih sederhana dan lebih cepat telah menjadi pencarian berkelanjutan dalam industri pencetakan 3D. Perancangan untuk Manufaktur Aditif adalah proses yang kompleks, dengan tantangan dan peluangnya yang unik.
Oleh karena itu, diperlukan alat yang relevan agar para insinyur dapat memanfaatkan sepenuhnya fleksibilitas desain AM. Altair adalah salah satu perusahaan yang mengembangkan solusi ini. Altair adalah perusahaan teknologi global yang menyediakan solusi perangkat lunak dan cloud di bidang pengembangan produk, komputasi kinerja tinggi, dan analisis data.
Dalam Wawancara Pakar minggu ini, kami berbicara dengan Ravi Kunju, Sr. VP Pengembangan Bisnis &Strategi, Desain Berbasis Simulasi, di Altair. Dengan Ravi, kita mempelajari lebih lanjut tentang perangkat lunak Altair Inspire Print3D yang baru saja diluncurkan, perangkat lunak simulasi terkini untuk pencetakan 3D, dan menjelajahi beberapa aplikasi AM menarik yang dimungkinkan oleh solusi Altair.
Bisakah Anda ceritakan sedikit tentang Altair dan tantangan yang Anda selesaikan?
Kami adalah perusahaan teknologi global yang menyediakan solusi perangkat lunak dan cloud di bidang desain produk, pengembangan produk, komputasi kinerja tinggi, dan juga analisis data.
Visi kami, dan apa yang telah kami lakukan selama lebih dari 30 tahun menjalankan bisnis, adalah mentransformasi pengambilan keputusan produk dan bisnis melalui teknologi simulasi, solusi analisis data, dan juga solusi pengoptimalan desain kami yang terdepan di industri.
Saya bertanggung jawab atas produk desain berbasis simulasi untuk Altair.
Anda baru saja meluncurkan perangkat lunak Altair Inspire Print3D. Bisakah Anda menjelaskan berbagai solusi perangkat lunak yang Anda berikan?
Altair Inspire Print3D hanyalah salah satu dari banyak solusi yang kami tawarkan. Altair telah menjadi pemimpin dalam bidang optimasi selama bertahun-tahun. Kami memiliki pelanggan yang menggunakan teknologi pengoptimalan kami untuk membuat desain mereka untuk semua jenis metode manufaktur - baik itu pembentukan lembaran logam, pengecoran, ekstrusi, atau pencetakan injeksi. Mereka juga menggunakan teknologi kami untuk lebih memahami persyaratan kinerja dan membuat desain generatif khusus untuk proses manufaktur. Dalam konteks tersebut, penting untuk memahami kedua ujung spektrum. Salah satunya adalah apa yang mendorong desain dan yang lainnya adalah apa yang terjadi setelah Anda memiliki desain yang ingin Anda produksi. Elemen-elemen ini bersatu di platform kami. Salah satu hal yang telah kami lakukan dengan platform Inspire kami adalah mengedepankan proses desain berbasis simulasi dan membuatnya sangat mudah bagi para desainer untuk memahami dan menggerakkan desain, sekaligus sepenuhnya mengetahui proses produksinya. Karena tidak bijaksana untuk memisahkan proses produksi dari persyaratan desain, kami menempatkan semuanya dalam satu lingkungan melalui platform kami.
Jadi, Inspire Print3D fokus pada dua hal. Salah satunya adalah, di bawah platform Inspire, pengguna kami dapat membuat desain khusus untuk proses AM apa pun; menggunakan aturan manufaktur tertentu (batasan) yang mendorong desain untuk memenuhi proses manufaktur. Kedua adalah mengambil semua persyaratan kinerja dan menggabungkannya, dan menggunakan metode numerik tingkat lanjut untuk secara otomatis menghasilkan desain untuk peleburan laser selektif (SLM) atau deposisi leburan (FDM) atau pengikat jetting (MJF) atau Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM).
Jadi, modul Cetak 3D memungkinkan Anda tidak hanya menghasilkan desain tetapi juga membantu memvalidasi kinerja desain baru yang telah Anda buat secara virtual.
Simulasi oleh perangkat lunak Inspire Print3D Altair [Kredit gambar:Altair]
Rilis pertama Print3D memungkinkan pengguna untuk mensimulasikan proses peleburan laser selektif. Simulasi termo-mekanis canggih tertanam dalam lingkungan ini untuk mengevaluasi masalah manufaktur apa pun yang mungkin timbul selama pencetakan 3D seperti distorsi, tekanan tinggi, dan pecah yang terkait dengannya. Para desainer dapat membuat desain dan menambahkan struktur pendukung, serta memperbaiki masalah apa pun, semuanya dalam satu lingkungan sebelum mulai mencetak. Manfaat terbesar yang kami lihat adalah saat ini, jika Anda melihat apa yang dilakukan pelanggan di AM, mereka biasanya memiliki pendekatan suboptimal untuk menciptakan desain yang optimal. Selain itu, setelah mereka mendapatkan desain, mereka akan mencoba memasang struktur pendukung untuk memastikan mereka dapat mencetak bagian tersebut dan kemudian mengetahui bahwa mereka memiliki masalah. Untuk semua langkah ini, terdapat solusi perangkat lunak terpisah.
Altair menghilangkan semua itu dengan memungkinkan pengguna merancang dan mengevaluasi suatu bagian dalam satu lingkungan. Diketahui bahwa sekitar 45 persen biaya yang terkait dengan logam AM saat ini dapat dikaitkan dengan penghapusan dukungan. Penggunaan aturan (batasan) desain kami secara efektif memungkinkan pengguna akhir membuat desain yang memiliki dukungan minimal atau tanpa dukungan sama sekali. Kami juga mengizinkan pengguna untuk membuat struktur pendukung, memahami efektivitasnya melalui simulasi termo-mekanis; dimana kita dapat melakukan simulasi pembangunan, pendinginan, pelepasan dukungan dan memprediksi springback berikutnya serta distorsi terkait dan menghindari kegagalan hilir. Itulah yang dilakukan Inspire Print3D:memungkinkan pengguna akhir untuk membuat ide, mengevaluasi, dan memvalidasi desain Anda, dalam satu lingkungan. Altair Inspire membantu pengguna akhir kami membuat desain yang ringan dan berperforma tinggi sekaligus meningkatkan produktivitas.
Bagaimana Anda menggambarkan keadaan perangkat lunak desain, simulasi, dan pengoptimalan topologi saat ini untuk AM?
Altair telah menjadi pemimpin dalam optimasi topologi dan desain generatif selama beberapa tahun, tidak hanya untuk aditif, namun untuk semua proses manufaktur. Kami memiliki lebih dari 5.000 pelanggan yang menggunakan produk kami setiap hari untuk menciptakan desain yang optimal. Namun tidak semua alat desain generatif itu sama. Kami memiliki metode numerik terbaik untuk memecahkan masalah-masalah utama dan kami adalah satu-satunya yang mengambil kriteria kinerja yang berbeda, memuat kasus bersama-sama dan menggabungkannya dengan batasan manufaktur, untuk membuat desain yang sangat spesifik untuk proses desain tersebut. Untuk menggerakkan dan menghasilkan suatu desain, ada dua hal yang perlu dipahami dengan baik:persyaratan kinerja dan proses manufaktur. Misalnya, jika Anda melakukan pengecoran logam dan tidak ingin memiliki inti apa pun, yang memerlukan pengorbanan dan mahal, atau, jika Anda ingin membuat bentuk tanpa potongan untuk menghilangkan pola dari rongga cetakan secara efisien; batasan manufaktur yang tepat harus dikombinasikan dengan manufaktur kinerja untuk menghasilkan desain yang ringan. Ada banyak alat di luar sana yang dapat menghasilkan desain organik, dan orang cenderung berpikir bahwa hanya itulah yang diperlukan. Namun, sebenarnya ini hanyalah permulaan, karena Anda ingin memastikan bahwa Anda memahami proses produksi dan desain optimal apa yang harus digunakan untuk proses tertentu. Menghasilkan bentuk yang optimal saja tidak cukup jika Anda tidak memahami persyaratan pembuatannya. Dalam ruang desain generatif, ada banyak pendekatan numerik yang dapat Anda gunakan; misalnya, Anda dapat mengganggu beberapa variabel desain dan menghasilkan ribuan desain lalu berkata, 'Saya akan memvariasikan semua bentuk dan ukuran yang berbeda ini dan itu akan memberi saya seribu desain, mengevaluasi masing-masing desain, lalu mengidentifikasi yang terbaik.' Ini bisa menjadi kurang optimal, memakan waktu, dan mahal untuk pengoptimalan tingkat komponen tertentu. Anda mungkin tidak mendapatkan solusi yang baik. Di sisi simulasi saat ini, AM sebagian besar terbatas pada pembuatan prototipe. Namun Altair telah berupaya membantu pelanggan kami mengubah proses untuk membuat lebih dari satu suku cadang. Bisakah kita mengeksplorasi metodologi lain seperti binder jetting? Bisakah kita mengeksplorasi pengecoran hibrid, di mana Anda melakukan pencetakan pasir dan kemudian menuangkan coran ke dalam cetakan pasir? Bisakah kami mengeksplorasi beberapa opsi ini untuk mengubah kemampuan Anda menjadi kapasitas?
Itulah upaya kami untuk memahami secara mendalam persyaratan manufaktur yang unik. Saat ini kami adalah pemimpin dalam pembuatan suku cadang ringan berperforma tinggi, serta perkakas dan perakitan, menggunakan desain terbaru untuk metode manufaktur.
Apakah Anda dapat berbicara tentang beberapa penerapan yang telah dicapai, sebagian berkat perangkat lunak desain Anda?
Pengadopsi paling awal adalah perusahaan satelit dan ruang angkasa, karena mereka tidak memiliki volume yang besar, namun mereka membutuhkan desain yang sangat optimal dan ringan. Kami merancang braket teleskop dan braket lainnya dengan EOS untuk EADS yang memerlukan beban kompleks.
Kami juga bekerja sama dengan perusahaan otomotif, termasuk BMW, Ford, GM, dan banyak perusahaan lain di seluruh dunia, yang sedang menjajaki manufaktur aditif sebagai opsi yang layak untuk pembuatan prototipe. Jika saya memilahnya, kita tidak hanya melihat pencetakan 3D langsung, tetapi juga banyaknya manufaktur hibrida, di mana manufaktur tradisional dikombinasikan dengan aditif. Yang saya maksud adalah, misalnya, pencetakan inti 3D pasir dan cetakan untuk pengecoran.
Area kedua adalah cetakan untuk cetakan injeksi plastik. Penting agar rakitan cetakan yang membentuk rongga tidak terpisah selama siklus tekanan yang menyebabkan kilatan cahaya yang perlu dihilangkan. Seluruh cetakan dapat dioptimalkan secara struktural menggunakan desain generatif untuk menjaga integritas di bawah beban. Selain optimalisasi struktural, kami juga dapat mengoptimalkan ekstraksi panas dengan jalur pendingin konformal yang mengelilingi area yang memerlukan pendinginan cepat. Struktur organik seperti itu ideal untuk Pencetakan 3D. Kami bekerja dengan PROTIQ pada contoh ini, di mana Anda dapat beralih dari waktu siklus hampir 9 detik menjadi 3 detik. Jadi, jika Anda menghasilkan satu juta bagian sehari, Anda bisa menghasilkan 3 juta bagian sehari. Artinya, Anda dapat meningkatkan produktivitas tiga kali lipat, mengoptimalkan cetakan untuk proses pencetakan injeksi.
Kami juga bekerja sama dengan industri robotika, yang memiliki banyak aplikasi di mana optimalisasi desain dan pencetakan 3D digunakan untuk gripper robot di ujung lengan. Gripper cenderung cepat rusak sehingga harus segera diganti untuk mencegah gangguan pada jalur perakitan. Untuk struktur yang sangat besar, baru-baru ini kami berkolaborasi dengan MX3D pada lengan robot yang dicetak 3D. MX3D adalah perusahaan percetakan 3D, yang menggunakan teknologi berbasis busur kawat untuk memproduksi struktur logam besar.
RobotArm MX3D dioptimalkan dengan bantuan perangkat lunak Altair [Kredit gambar:Altair]
MX3D kami yang didukung perangkat lunak mengoptimalkan desain lengan robot untuk mengurangi lebih dari setengah bobot aslinya, sambil mempertimbangkan kendala pencetakan. Untuk proyek ini, teknisi kami menggunakan Kustomisasi Desain Generatif untuk menghasilkan bentuk paling efisien untuk lengan robot cetak 3D. Ada juga banyak aplikasi pertahanan yang bisa mendapatkan keuntungan dari pencetakan 3D. Misalnya, jika ada bagian kendaraan tempur yang rusak, Anda ingin dapat segera mencetak bagian tersebut secara lokal, tanpa harus menunggu suku cadang pengganti tiba. Hal ini terutama berlaku untuk bagian lama yang gambarnya mungkin tidak Anda miliki. Solusi kami juga digunakan di bidang pencetakan 3D medis. Misalnya, Andiamo, sebuah perusahaan ortotik, menggunakan pencetakan 3D untuk membuat perangkat ortotik yang lebih pas. Cara tradisional untuk membuat orthosis adalah dengan membungkus salah satu anggota tubuh dengan plester, yang kemudian dipotong dan dikirim untuk dibuat secara manual. Proses Andiamo menghilangkan kebutuhan akan gips, dan memulai dengan pemindaian 3D digital pada tubuh, menciptakan model yang sangat akurat untuk mulai mendesain. Prosesnya juga melibatkan banyak simulasi untuk menjamin kesesuaian yang sempurna untuk anak. Kami juga melihat peningkatan minat terhadap proses pencetakan 3D seperti pengikatan jetting. Kami bekerja sama dengan beberapa mitra kami di bidang ini, seperti Desktop Metal dan ExOne. Kami mempresentasikan aplikasi binder jetting di Formnext, tempat kami mempelajari seluruh proses pembuatan braket sepeda dengan FDM, SLM, Hybrid-Casting, dan proses binder jetting.
Melihat industri ini secara lebih umum, apa yang Anda lihat sebagai perkembangan penting di tahun 2020?
Industri ini bergerak sangat cepat. Setiap kali saya menghadiri acara AM, terlihat jelas bahwa jumlah produsen printer dan pemasok bahan meningkat hampir dua kali lipat dari tahun ke tahun. Dengan meningkatnya persaingan, saya sangat yakin bahwa biaya akan berkurang, yang merupakan hambatan besar bagi sisi manufaktur aditif saat ini. Meningkatnya jumlah pemain mungkin akan membantu konsumen akhir.
Lihatlah industri kedokteran gigi, misalnya. Ini salah satu yang paling matang, karena jika konsumen ingin memperbaiki mahkota baru, dokter gigi cukup mengambil scan gigi dan mengirimkan hasil scan untuk dicetak dalam 2-3 hari. Siklus tersebut juga perlu dicapai di industri lain. Dan itulah yang akan terus diupayakan semua orang di tahun 2020.
Apakah ada tantangan yang menurut Anda masih perlu diatasi untuk lebih mempercepat penerapan pencetakan 3D?
Ada sejumlah tantangan yang saling terkait satu sama lain. Nomor satu adalah biaya. Biaya jelas berkaitan dengan ukuran bagian dan volume produksi yang menentukan jenis metode produksi apa yang harus digunakan. Bahkan dalam bahan aditif, Anda mungkin ingin menggunakan, misalnya, dengan peleburan laser selektif atau dengan pengaliran pengikat logam. Aspek kedua adalah sertifikasi. Bagaimana kami dapat mensertifikasi suatu suku cadang tergantung pada apakah suku cadang tersebut merupakan suku cadang penahan beban atau suku cadang yang kritis terhadap keselamatan? Dan berapa tingkat keterulangannya? Saat ini, tantangannya adalah kita tidak dapat mengendalikan biaya dan memiliki tingkat pengulangan yang rendah. Jika suatu bagian dicetak pada printer tertentu, dapatkah spesifikasi yang sama diperoleh jika bagian tersebut dicetak oleh printer lain dan di lokasi berbeda? Seberapa besar kemungkinan bagian-bagian tersebut akan berperilaku persis sama? Hal ini menimbulkan tantangan untuk dapat secara akurat memodelkan fisika yang terjadi pada tingkat mikro. Hal ini menimbulkan pertanyaan apakah pengguna dapat yakin bahwa bagian akhir dapat dicetak secara konsisten di berbagai platform dan lokasi. Ada begitu banyak pekerjaan yang perlu dilakukan dalam hal menetapkan standar industri dan kualifikasi material. Pemasok material, produsen printer, penyedia perangkat lunak - semua orang harus bersatu untuk menetapkan standar tertentu dalam hal toleransi yang dapat diterima untuk suku cadang yang penting bagi keselamatan dengan muatan ringan atau muatan berat; dalam hal memenuhi porositas internal dan/atau kualitas permukaan eksternal. Jika Anda melihat sejarah, baik itu pengecoran, penempaan, atau lembaran logam, selama bertahun-tahun semuanya memiliki asosiasi yang terkait dengannya, seperti American Foundry Society, misalnya. Ada banyak organisasi yang berdedikasi untuk menyatukan semua orang dan menciptakan standar. Saat ini, pasar AM sedang berkembang pesat di semua bidang, namun pada akhirnya, semuanya harus bersatu untuk menciptakan standar secara kolektif dan memastikan bahwa setiap pemain industri mempunyai pemikiran yang sama.
Terakhir, bagaimana nasib Altair di tahun depan?
Kami akan terus mengembangkan lebih banyak solusi simulasi untuk pengguna kami. Sedangkan untuk proses manufaktur aditif, kami akan terus mengembangkan solusi yang membantu pengguna teknologi memvalidasi proses dan memahami ketidakpastian yang menyertainya. Pada akhirnya, kami fokus pada tiga pilar utama:memahami kinerja, membuat desain dengan menggabungkan dua hal; kinerja, dan proses manufaktur itu sendiri. Semuanya harus berjalan beriringan, dan kami akan melanjutkan misi kami untuk membantu pelanggan memvalidasi kinerja dan proses produksi seakurat mungkin untuk mendorong desain. Kami akan terus menggabungkan fisika dengan komputasi dan data berperforma tinggi. Kita harus menggabungkan semuanya, karena beberapa masalah dapat Anda selesaikan dengan memahami fisika dan beberapa di antaranya harus Anda selesaikan dengan pembelajaran mesin. Kami akan berusaha menggabungkan semua teknologi yang kami kembangkan untuk menjadikan segalanya lebih efisien dan menguntungkan bagi pelanggan kami, dengan tujuan akhir membantu mereka membuat keputusan yang lebih baik dan produk yang berperforma lebih baik.
