Percepat Pembuatan Cetakan: Mengoptimalkan Desain & Produksi dengan CAD/CAM & CAE Lanjutan

Dengan perangkat lunak CAD/CAM dan CAE terbaru, pembuat cetakan dapat sangat mempercepat desain dan mengkompres siklus produksi untuk cetakan dan cetak cetak berkualitas tinggi

Pembuat cetakan selalu berada di bawah tekanan untuk mempercepat proses pembuatan cetakan, meningkatkan proses dan kualitas produk sambil meningkatkan produktivitas. Untuk mencapai tujuan mereka, pembuat cetakan menggunakan perangkat lunak pembuatan cetakan terbaru, memanfaatkan teknik baru dalam CAD/CAM dan CAE, dengan simulasi yang sangat ditingkatkan untuk pendinginan konformal dan fitur kunci lainnya dalam pembuatan cetakan dan cetak cetak.

Aplikasi yang digunakan dalam proses cetakan dan cetak cetak berkisar dari perangkat lunak CAD/CAM dari sebagian besar pengembang perangkat lunak besar hingga perangkat lunak CAE yang canggih yang menawarkan simulasi dan analisis detail dari fit-and-finish, performa termal dan faktor diferensiasi kunci produk. Di antara paket pembuatan cetakan ini adalah paket terintegrasi yang memungkinkan berjalan di dalam perangkat lunak CAD/CAM utama desainer, memungkinkan transisi mudah dari desain ke simulasi dan analisis potensi sebuah bagian.

Buat Cepat dan Akurat

Persyaratan perangkat lunak utama pembuat cetakan telah konsisten selama beberapa tahun terakhir, difokuskan terutama pada produktivitas yang lebih tinggi, noted Ben Mund, senior market analyst, CNC Software Inc. (Tolland, CT), developer of Mastercam CAD/CAM software. “Kebutuhan ini meluas di seluruh proses, mendorong tren yang kita lihat dalam pengembangan perangkat lunak CAD/CAM—lebih cepat di mesin, lebih cepat dari mesin, dan kualitas yang tertinggi mungkin.

“Tren yang sedang berkembang lainnya adalah konektivitas dalam manufaktur—memastikan bahwa perangkat lunak, mesin dan proses lantai pabrik semua berbicara satu sama lain,” Mund said. “Dengan CAM, Anda akan melihat ini dengan koneksi ke perpustakaan alat, inspeksi, pemantauan bengkel dan item lainnya. Ini semua adalah bagian dari memastikan bengkel siap untuk pergeseran ke manufaktur digital.”

Kunci dari pencarian produktivitas adalah sistem CAD/CAM yang efisien, Mund said, yang menawarkan pengguna banyak alat untuk melakukan pekerjaan dengan cepat dan mudah. “Itu dimulai dengan CAD; bengkel memiliki kebutuhan yang meningkat untuk alat CAD khusus yang membantu mereka mengubah konsep atau model bagian menjadi cetakan produksi,” Mund stated. “Ini berarti alat desain untuk persiapan model, perbaikan model solid, pengisian celah, pembuatan fixture dan kebutuhan yang sangat terfokus seperti elektroda, pemisahan model core/cavity dan pembuatan garis pemotongan—semua hal yang harus terjadi sebelum alat menyentuh logam.”

Setelah stock berada di mesin, bengkel terus mendorong agresif untuk waktu siklus yang lebih cepat, he added. “Salah satu area terbesar yang dilihat pembuat cetakan adalah cara paling efisien untuk menghapus bahan massal ke bentuk near-net shape. Advances in ‘smart’ roughing toolpaths continue to dramatically drive down machining time. Tentu, presisi dan kualitas cetakan akhir adalah yang paling penting, dan di sini bengkel melihat lebih dekat tidak hanya pada gerakan toolpath baru, tetapi alat baru, semuanya yang perlu didukung oleh perangkat lunak pemrograman mereka.”

Fitur seperti CNC Software’s “CAD for CAM” prep tools continue to be a focus, Mund said, dan perusahaan akan memiliki alat baru dalam rilis Mastercam mendatang untuk membantu pembuat cetakan memperbaiki model dengan cepat dan bersih, menutup lubang dan memperbaiki kesalahan dalam model CAD yang diberikan kepada mereka. “Masalah ini dapat menyebabkan keterlambatan lama dan meminimalkannya membantu memastikan cetakan dapat naik ke mesin secepat mungkin.”

Selain mesin Dynamic Motion CNC Software, perangkat lunak juga memiliki teknik pemrograman NC baru yang disebut Accelerated Finishing, Mund added. “Itu memungkinkan bengkel untuk menggunakan alat berbentuk baru dengan cara yang dimaksudkan. Kami bekerja sama dengan produsen alat dalam mengembangkan strategi pemotongan yang difokuskan pada pemotong oval form, barrel mill, taper cutter, pemutong lens-shaped, dll,” katanya. “Saat diprogram dengan benar, pemotong ini dapat memungkinkan alat diameter kecil untuk memiliki radius pemotongan efektif yang besar, yang dapat mengurangi waktu siklus, meningkatkan finishing permukaan atau keduanya.”

Menemukan Solusi yang Lebih Mudah dan Lebih Cerdas

Kemudahan penggunaan perangkat lunak menempati posisi teratas di antara desainer dan pembuat cetakan, said Anthony Yang, president dan co-founder CoreTech System Co. Ltd. (Farmington Hills, MI, dan Hsinchu, Taiwan), developer of Moldex3D CAE suite of moldmaking simulation applications.

Fitur seperti pendinginan konformal membuat proses manufaktur injeksi plastik lebih mudah dan lebih efisien, tetapi pengguna mencari perangkat lunak yang jauh lebih mudah digunakan, Yang noted. “Tren saat ini menuju simulasi awal dengan DFM [Design for Manufacturability],” he added, “dan tren utama lainnya adalah membuat perangkat lunak lebih cerdas.”

Perangkat lunak saat ini memungkinkan pengguna untuk dengan mudah menyiapkan kondisi batas dan membuat mesh, katanya. “Anda mensimulasikan bagaimana cetakan bereaksi dan Anda harus menentukan di mana panas berasal. Tidak mudah untuk merancang.” Semakin mudah perangkat lunak digunakan, semakin baik bagi pembuat cetakan, yang mencari antarmuka pengguna yang lebih baik yang memungkinkan proses desain cetakan yang lebih cepat dan lebih efisien.

Perangkat lunak Moldex3D CoreTech terutama digunakan di departemen rekayasa tetapi juga oleh desainer bagian. Perangkat lunak Moldex3D terintegrasi dengan perangkat lunak seperti NX Mold dari Siemens PLM dan perusahaan juga bekerja sama dengan offer dari pengembang besar seperti Dassault Systèmes’ Solidworks dan PTC’s Creo CAD/CAM software.

Di Faurecia Interior Systems India Pvt. Ltd. (Pune, India), desain kursi dan interior otomotif menggunakan simulasi Moldex3D untuk mengurangi kerusutan bagian interior yang diinjeksikan plastik untuk meningkatkan presisi dimensi. Perusahaan menggunakan perangkat lunak pada satu fascia konsol tengah dashboard dengan hasil yang mencakup: menghindari las las di area yang terlihat; mengurangi lenturan bagian untuk menjaga jarak dan flush yang baik dalam toleransi untuk assembly bagian; pengurangan biaya tuning cetakan sebesar 68%; dan menurunkan tingkat sisa yang traditioneel tinggi menjadi angka yang lebih kecil. Ini diaktifkan sebagian oleh simulasi prediksi kerusutan Moldex3D.

Kompleksitas Mendorong Proses

Seiring meningkatnya tooling untuk produk kompleks, bengkel cetakan dan cetak cetak, bersama dengan produsen lainnya, beralih menuju proses manufaktur lanjutan. “Otomatisasi dan integrasi adalah pengaya bagi pelanggan kami untuk membuat perbaikan tooling, dengan optimasi alur kerja desain alat dan alat validasi untuk membuat produk lebih akurat,” noted Himanshu Iyer, NX product marketing manager, Siemens PLM Software (Plano, TX). Penting bagi produsen, katanya, adalah “memastikan bahwa kesalahan, jika ada, ditangkap secepat mungkin dalam siklus desain. Kita semua tahu betapa mahalnya untuk menangani hal itu nanti dalam proses, dan kita harus membuat proses lebih efisien.”

Komunikasi yang buruk antara OEM dan pemasok seringkali menyebabkan masalah di garis bawah dalam pengembangan produk. “Salah satu masalah adalah melibatkan pelanggan sejak awal dalam tahap desain,” noted Daks Azhagappan, product manager untuk NX Mold Wizard. “Anda harus melihat semua masalah kemanufakturan. Itu menghabiskan waktu dan uang mereka kecuali mereka bekerja sangat erat. Banyak pelanggan kami, sebagian besar bengkel cetakan, bertanya bagaimana saya bekerja dengan OEM sejak awal?”

Menggunakan alat CAE di NX, powered by Moldex3D engine, pengguna dapat meningkatkan mesh untuk mendapatkan desain yang lebih baik secara keseluruhan. “Satu hal di masa lalu adalah untuk melalui tryouts,” Azhagappan said. “Masalah yang dihadapi adalah kerusutan. Satu hal adalah untuk kembali ke desain dan mengubah pendinginan. Kemudian mereka mungkin mengatakan ‘bagaimana saya bisa mengkompensasi kerusutan?’” Mesh transformer added to NX 10 enables users to optimize meshes dan membawa informasi itu ke lingkungan CAD mereka.

Alat terbaru memungkinkan pengguna untuk melakukan transformasi mesh dalam dua tahap, pada tahap desain dan dalam perangkat lunak CAE, katanya. Dengan analisis moldflow Moldex3D, “kami memiliki banyak [kemampuan] yang diintegrasikan ke dalam NX,” Azhagappan added.

Teknik pemesinan yang lebih cepat di NX CAM juga memainkan peran besar dalam meningkatkan produktivitas pembuatan cetakan dan mencapai waktu pemesinan yang lebih cepat dengan teknologi kecepatan tinggi, noted Sashko Kurciski, Siemens product marketing manager, manufacturing solutions dan NX CAM. “Kami mengurangi waktu pemesinan sebesar 60% dalam beberapa kasus,” katanya. “Itu dapat [juga] memperpanjang usia alat empat kali lipat.”

Dengan NX 12 CAM terbaru, Siemens telah menambahkan strategi roughing kecepatan tinggi yang dikembangkan internal yang menggunakan component technology. “Itu adalah teknologi baru untuk kami yang mirip dengan Volumill tetapi dalam beberapa kasus lebih baik,” Kurciski said. “Itu bukan add-on.”

Teknologi aditif adalah faktor penting lainnya. “Itu akan memiliki beberapa dampak pada industri alat, menurut kami. Salah satu area tersebut adalah pendinginan konformal,” Iyer said. “Dengan teknik aditif, kami melihat pelanggan sudah memikirkan hal-hal dengan cara yang berbeda.”

Dengan mesin subtractive/additif hibrida di pasar, keuntungan adalah dapat mengotomatisasi proses di kedua sisi mesin dan di antara kedua sisi tersebut, Kurciski said. Bengkel dapat membuat cetakan dengan sisi aditif dengan saluran pendinginan internal, dan kemudian “Anda dapat menggunakan mesin yang sama untuk mencapai permukaan berkualitas tinggi yang mereka butuhkan untuk cetakan.”

Mempercepat Pemesinan, Menambahkan AM

Pemesinan yang lebih cepat adalah kunci bagi pembuat cetakan, dan pengembang CAD/CAM menawarkan banyak cara untuk sampai ke sana. “Tidak ada penemuan besar bahwa pembuat cetakan berada di bawah tekanan sebanyak yang pernah,” noted Clinton Perry, product marketing manager untuk PowerMill di Autodesk Inc. (San Rafael, CA). “Mereka menghadapi tantangan harian untuk memenuhi harapan pelanggan: mengurangi waktu pengiriman, mempertahankan atau meningkatkan kualitas bagian dan meminimalkan biaya, semua untuk menawarkan [tingkat] layanan pelanggan. Pada saat yang sama, pembuat cetakan harus tetap memerhatikan jenis teknologi yang muncul yang dapat memberikan mereka keunggulan kompetitif.”

Untuk memenuhi kebutuhan ini, pembuat cetakan memerlukan perangkat lunak yang dengan cepat mengubah desain pelanggan menjadi tooling berkualitas tinggi. “Kecepatan tanpa ragu merupakan tantangan nomor satu di sini. Perangkat lunak CAD/CAM/CAE perlu menyederhanakan seluruh alur kerja desain, simulasi dan manufaktur untuk menyingkat waktu keseluruhan ke pasar,” Perry said. “Peningkatan kemampuan hardware pasti telah membantu—seperti prosesor 64-bit, multicore dan cloud computing—tetapi ada sesuatu yang lebih fundamental. Autodesk dan perusahaan perangkat lunak lainnya terus mengembangkan alat pemodelan yang membantu mengimpor model pelanggan dan dengan cepat mengubahnya menjadi tooling yang dapat digunakan. Proses ini sering memerlukan tingkat pekerjaan perbaikan model untuk memperbaiki kesalahan dalam data yang diimpor.”

Produk pemodelan CAD, seperti Autodesk PowerShape, menawarkan alat untuk mencegah perbaikan menyebabkan keterlambatan, he added. Perangkat lunak pemodelan yang paling canggih dapat menganalisis file CAD yang diimpor untuk mengidentifikasi dan (secara otomatis) memperbaiki masalah yang dapat menyulitkan manufaktur downstream, Perry said, dan alat pemodelan permukaan, solid dan direct memungkinkan pembuat cetakan untuk kemudian dengan cepat mengubah desain pelanggan menjadi tooling.

Tren besar lainnya adalah simulasi berbasis fisika, said Mark Hennebique, Autodesk simulation business line manager. Simulasi memungkinkan desain untuk “disetujui” sebelum sebuah balok baja diproses.

Perangkat lunak simulasi seperti alat analitik Autodesk Moldflow dapat digunakan dalam proses pengembangan untuk membantu mengoptimalkan kemanufakturan desain bagian dan performa tooling cetakan pada tahap desain awal, Hennebique said. “Simulasi memungkinkan beberapa desain dicoba dan diuji, dengan umpan balik cepat untuk mengonfirmasi dampak pada siklus pencetakan dan kualitas bagian. Variabel seperti posisi gate, tekanan dinding, proses pencetakan, desain sirkuit pendinginan dan properti materi semuanya dapat dimodifikasi dengan umpan balik cepat untuk membangun kepercayaan bahwa cetakan akan memberikan hasil yang diharapkan pada siklus pencetakan pertama.”

Dalam rilis Moldflow terbaru, pengguna sekarang memiliki akses ke lebih dari 10.000 materi dalam database materi publik, katanya. “Dengan akses ke lebih banyak materi, pengguna akan dapat melihat dampak proses manufaktur pada bentuk dan kemanufakturan bagian akhir, memberi mereka kemampuan untuk memilih kombinasi proses/materi yang tepat untuk memenuhi kebutuhan proyek. Pengguna juga akan melihat peningkatan performa lainnya, yang berkisar dari kecepatan solver hingga kecepatan operasional, sehingga lebih mudah untuk menuju solusi.” Selain itu, Moldflow akan dikirim dengan Autodesk Fusion 360, menyediakan pengguna akses ke interoperabilitas dan kemampuan CAD/CAE yang ditingkatkan untuk mengulangi desain dan berbagi data, di antara manfaat lainnya.

Munculnya pencetakan 3D sebagai alat manufaktur menawarkan pembuat cetakan kesempatan untuk mengubah cara cetakan dirancang dan dibuat, Perry added. “Contoh yang bagus adalah penggunaan pencetakan 3D untuk merancang cetakan yang mencakup sirkuit pendinginan yang lebih dekat mengikuti bentuk yang dicetak. Sirkuit pendinginan konformal ini memungkinkan waktu siklus pencetakan untuk disingkat.” Pembuat cetakan seperti Fado, Perry said, sekarang menggunakan perangkat lunak desain dan manufaktur Autodesk untuk menambahkan pendinginan konformal pada jumlah cetakan yang terus meningkat.

Modul Cetakan Baru

Pembaruan baru lainnya dari Vero Software adalah VISI 2018 R1 yang memperkenalkan modul Cetakan Baru berdasarkan teknologi Assembly-Ng VISI. Modul yang dikembangkan ulang ini memberikan fleksibilitas yang lebih besar saat membangun konfigurasi alat non-standar dan supplier. Template yang dapat disesuaikan, termasuk manajemen plat kosong dan plat yang sudah dibor, memungkinkan pembuatan tata letak alat yang mudah dan pengeditan yang ditingkatkan pada setiap tahap desain.

“Modul cetakan baru memberikan tingkat fleksibilitas yang lebih baik baik untuk pembuatan alat maupun pengeditan lanjutan. Ini memungkinkan penyesuaian pada setiap tahap desain alat. Semua komponen assembly diperbarui secara otomatis saat penyesuaian plat dilakukan, termasuk data manufaktur cavitiy komponen,” said Marco Cafasso, Vero’s VISI product manager.

Peningkatan telah dilakukan dalam modul prediksi kerusutan aliran plastik untuk meningkatkan akurasi hasil untuk polimer teknis kompleks. Peningkatan ini telah dicapai dengan revisi lengkap algoritma untuk fase holding, the company said. Penyesuaian perhitungan tekanan dan debit, digabungkan dengan shape solver baru, dapat mengurangi waktu perhitungan untuk proses hingga 40%.

Memverifikasi Simulasi

Desainer cetakan memiliki toleransi ketat, sehingga mencegah kesalahan dan goresan kecil sangat penting, noted Gene Granata, product manager Vericut untuk CGTech (Irvine, CA). “Program cetakan biasanya banyak dan besar, verifikasi offline adalah kunci untuk menjaga mesin tetap berjalan. Pengguna dapat menjalankan simulasi dalam proses batch untuk memastikan [semua] program NC akan membuat cetakan akhir yang Anda harapkan. Juga, dengan lebih banyak metode manufaktur yang tersedia untuk membuat cetakan [pemesinan, AM, EDM die sinking, dll.], perangkat lunak simulasi dapat memberikan informasi berharga untuk membantu bengkel memprediksi waktu manufaktur dan mempertahankan tingkat produksi optimal.”

Jadwal waktu yang terkompres berarti pembuat cetakan mencari cara untuk bekerja lebih lean dan lebih cepat, he added. “Vericut Force adalah modul program NC berbasis fisika yang menganalisis kondisi pemotongan secara mikro dan mengoptimalkan tingkat pengiriman program untuk mencapai ketebalan chip yang ideal, tetapi tanpa melebihi batas gaya alat atau daya spindel mesin. Optimasi gaya menciptakan program NC yang paling efektif yang mungkin untuk alat pemotong yang diberikan, bahan stock dan kondisi pemesinan. Hasilnya adalah penghematan waktu yang signifikan, bagian berkualitas tinggi dengan finishing permukaan yang lebih baik dan umur alat pemotong dan mesin yang ditingkatkan,” katanya.

Minat terhadap AM di kalangan pembuat cetakan sangat tinggi, Granata noted, dan modul Additive Vericut baru mensimulasikan baik penyetoran materi aditif maupun kemampuan pemesinan tradisional pada mesin CNC hibrida baru. “AM pada mesin hibrida dapat membuat pembuatan cetakan presisi tertentu dan perbaikan cetakan menjadi lebih mudah dan lebih cepat. Dan dengan perangkat lunak pemrograman aditif yang semakin canggih, kami melihat tren baru: keinginan untuk mensimulasikan semua proses manufaktur, dalam urutan apa pun, untuk mendapatkan kepercayaan [mereka] akan membuat bagian akhir yang dimaksudkan,” Granata said. “Pengguna mengandalkan perangkat lunak kami untuk memastikan semua program NC akan berjalan dengan benar dan optimal pada mesin CNC mereka. Untuk melakukan pekerjaan terbaik, pengguna [harus] memilih perangkat lunak simulasi yang didorong oleh kode NC yang sama yang akan menggerakkan mesin, sehingga memastikan tingkat verifikasi tertinggi yang mungkin.”