Percepat Kualitas: Solusi CAD/CAM Unggulan untuk Bagian Berkualitas Tinggi

Pertanyaan abadi dalam manufaktur dengan perangkat lunak CAD/CAM adalah bagaimana membantu pembuat membuat bagian mereka lebih cepat, lebih murah, dan lebih baik—selalu. Dengan rilis terbaru perangkat lunak CAD/CAM, pengembang terus menyesuaikan tawaran mereka dengan menambahkan fitur baru termasuk kemampuan desain generatif, lebih banyak otomatisasi proses bengkel yang sering digunakan, serta lebih banyak alat untuk area yang berkembang pesat manufaktur aditif.

Selain itu, simulasi telah menjadi jauh lebih kritis, dengan mesin multi-sumsi yang sangat kompleks yang memerlukan perhitungan tepat elemen alat mesin untuk menghindari tabrakan katastropik selama proses pemesinan, membuat sangat diinginkan bagi CAD/CAM untuk menawarkan kemampuan visualisasi bawaan.

Di antara tren terbaru ini, desain generatif dan manufaktur aditif segera berada di garis depan. "Kami terus melihat lebih banyak aplikasi untuk manufaktur aditif, kemampuan penanganan bahan baru, dan kapasitas serta performa mesin yang meningkat," kata Paul Brown, direktir pemasaran senior, NX Product Engineering, untuk Siemens Digital Industries Software berbasis di Plano, Texas. "Hal ini sebaliknya meningkatkan permintaan pada teknologi CAD, memungkinkan engineer untuk menjelajahi desain baru dan menguasai kekuatan serta fleksibilitas yang ditawarkan oleh metode manufaktur baru."

Perusahaan masih mencoba menyederhanakan siklus desain melalui manufaktur. Ada minat yang berkelanjutan di area seperti desain untuk kemanufakturan (DFM), pemeriksaan untuk meningkatkan kepercayaan dalam kemampuan untuk membuat dan membangun yang dirancang, kata Brown.

Mengambil Pendekatan Generatif

Desain generatif telah membantu produsen mempercepat dan menyempurnakan proses desain. Ini berarti merancang bagian dengan cara yang lebih efisien dan mengembangkan bagian yang lebih mudah diproduksi.

"Dengan produsen di bawah tekanan lebih dari sebelumnya untuk memberikan produk yang lebih baik lebih cepat dan dengan biaya lebih rendah, kebutuhan untuk menghubungkan dan mengotomatisasi proses desain dan manufaktur untuk mengurangi iterasi, kesalahan, dan waktu pengiriman menjadi kritis," kata Sanjay Thakore, manajer strategi bisnis, Fusion 360 Go-to-Market Strategy, untuk Autodesk Inc., pengembang perangkat lunak CAD/CAM berbasis di San Rafael, Calif.

"Kombinasi konvergensi industri dan teknologi manufaktur baru menciptakan peluang otomatisasi yang baru," kata Thakore dalam wawancara yang diterbitkan di edisi September Manufacturing Engineering. "Tantangan desain dan rekayasa yang kompleks dapat dipecahkan dengan sebagian kecil biaya [dari proses desain tradisional] dengan teknologi desain generatif seperti yang ditampilkan di Autodesk Fusion 360."

Desain generatif adalah alat eksplorasi yang secara bersamaan menghasilkan banyak solusi siap CAD berdasarkan kendala manufaktur dunia nyata, kebutuhan performa produk, dan persyaratan biaya. "Engineer dapat menjelajahi ruang desain dengan mempertimbangkan banyak bahan dan metode manufaktur dan memilih opsi yang paling baik menyeimbangkan kebutuhan performa dan biaya," katanya.

Beberapa perusahaan mulai menggunakan pendekatan generatif untuk memecahkan masalah desain, kata Brown dari Siemens. "Ini memberi mereka lebih banyak peluang untuk menjelajahi bentuk dan bahan alternatif untuk memecahkan masalah. Tantangannya adalah bagaimana mengintegrasikannya ke dalam proses tradisional. "Dengan Convergent Modeling, kami memiliki teknologi yang memungkinkan orang untuk menggunakan desain generatif yang merupakan hasil simulasi dan optimisasi sebagai geometri pemodelan inti—menggabungkan ini dengan teknik pemodelan dan manufaktur tradisional," kata Brown.

Ini didorong lebih lanjut oleh penggunaan manufaktur aditif yang memungkinkan bentuk dan pendekatan yang tidak dapat dibuat menggunakan teknik manufaktur tradisional, seperti struktur lattice. Ini secara dramatis mengurangi bobot komponen tetapi mempertahankan properti mekanis kekakuan dan faktor lainnya.

"Memiliki kemampuan pemrograman CNC terintegrasi adalah kritis untuk memproduksi bagian yang selesai, yang memungkinkan industrialisasi manufaktur aditif," kata Brown. "Penggunaan teknologi terintegrasi ini secara bertahap berkembang dari prototipe awal ke produksi massal—itulah tempat Siemens difokuskan." Katanya perusahaan sedang melihat bagaimana itu memungkinkan AM pada skala industri, dari ukuran pekerjaan 1 hingga 1.000.

Teknik desain generatif menghasilkan bentuk yang sangat organik, kata Alan Levine, direktur managing, Open Mind Technologies USA Inc., Needham, Mass., pengembang perangkat lunak CAD/CAM hyperMILL. "Bentuk ini dapat diproduksi dengan teknik pemilahan tradisional atau teknik aditif," katanya. "Saat menggunakan teknik aditif, pemilahan biasanya digunakan sebagai proses sekunder untuk mencapai kualitas permukaan yang diinginkan."

Permukaan yang superior untuk bagian yang dipotong memerlukan pengaturan yang tepat dalam sistem CAM, pemegang alat berkualitas tinggi, dan alat mesin yang akurat, menurut Levine. "Sebagian besar sistem CAM secara umum menggunakan jaringan perkiraan di atas topologi permukaan model. Keuntungan metode ini adalah memiliki proses perhitungan yang seragam terlepas dari bagaimana sistem CAD atau pengalih CAD mendefinisikan entitas permukaan," kata Levine. Open Mind baru-baru ini menambahkan model presisi tinggi untuk memesin langsung ke permukaan bagian, meningkatkan kualitas permukaan.

Pertumbuhan Cepat Aditif

Teknik baru untuk bekerja dengan aplikasi aditif berkembang dengan cepat, terutama yang ada dalam sistem CAM untuk penyetoran energi terarah (bubuk atau kawat), kata Levine menambahkan. "Beberapa vendor CAM telah menanggapi potensi pasar ini dengan strategi aditif baru, atau teknik yang dimodifikasi yang diterapkan dalam sistem bubuk-bed," kata Levine. "Menggunakan yang terakhir, strategi jalur perkakas kemudian menjadi terbatas. Open Mind mengembangkan proses pemrograman aditif yang memungkinkan hampir semua jalur perkakas pemilahan untuk disesuaikan untuk aditif, dan termasuk teknologi tambahan yang diperlukan untuk pasar ini. Ini memberi pengguna kebebasan untuk membuat proses pemrograman, termasuk untuk strategi jalur perkakas 2D dan 3D, serta kontrol lima sumsi jika diperlukan."

Manufaktur aditif dan manufaktur hybrid (aditif dan substractif pada mesin yang sama) semakin populer. Mengapa? Sebagian besar proses aditif untuk logam tidak meninggalkan permukaan yang cocok. Solusi hybrid memungkinkan permukaan pemilahan pada mesin dan pengaturan yang sama yang menghasilkan bagian aditif.

"Mesin ini menarik bagi pengguna akhir. Open Mind aktif dalam proses manufaktur aditif berdasarkan perkembangan penyetoran energi terarah," kata Levine. Penggunaan termasuk demonstrasi dengan mitra mesin, kegiatan universitas dan penelitian, katanya menambahkan, dan juga beberapa pengguna akhir industri early adopter yang bekerja dengan pemesinan aditif dan hybrid logam.

"Tren manufaktur aditif memimpin kami ke sistem CAM hybrid," kata Chuck Mathews, vice president eksekutif, DP Technology Corp., Camarillo, Calif., pengembang perangkat lunak CAM ESPRIT. "Sebagai contoh, ESPRIT Additive untuk Direct Energy Deposition tersedia dalam sistem ESPRIT CAM spektrum penuh, menawarkan pemrograman, optimisasi dan simulasi untuk proses aditif dan substractif dalam satu solusi terintegrasi."

Mathews mengatakan Aplikasi Additive ESPRIT menyediakan pemrograman untuk alat mesin multi-tugas, multi-fungsi, multi-channel, mill-turn, aditif dan substractif. Proses aditif dan substractif diprogram, dioptimalkan, dan disimulasikan bersama dalam satu antarmuka.

Teknik aditif tengah memasuki hampir setiap produk CAD/CAM, karena manufaktur aditif memberi pengguna kebebasan desain yang tidak dapat ditemukan dalam metode substractif tradisional.

"Teknik baru ini telah membuka cara inovatif untuk membuat bagian yang tidak dapat dilakukan di masa lalu," kata Ben Mund, analis pasar senior, CNC Software Inc., pengembang perangkat lunak Mastercam berbasis di Tolland, Conn. "Dengan menggabungkan permukaan presisi tinggi yang diperoleh dengan manufaktur substractif dalam proses dengan teknik aditif, Anda mencapai yang terbaik dari kedua proses," kata Mund.

Perangkat lunak CAD/CAM perlu memungkinkan engineer untuk mengontrol proses aditif sebesar substractif, dengan alat yang serupa. Mund mengatakan cari fitur seperti materi pendukung, definisi materi bertingkat, bersama dengan teknik seperti nesting 3D dan orientasi bagian yang dioptimalkan, yang memungkinkan pengguna perangkat lunak untuk mengontrol semua aspek proses manufaktur.

"Manufaktur aditif adalah bagian dari warisan kami di 3D Systems, dan kami melihat banyak manufaktur aditif dan substractif berdampingan dan terintegrasi di industri," kata Daniel Remenak, manajer produk—GibbsCAM, untuk pembuat mesin aditif 3D Systems Inc., Rock Hill, S.C. "Saat alur kerja ini semakin umum, itu mempengaruhi harapan pelanggan terhadap perangkat lunak pemrograman, yang perlu dapat membantu programmer untuk menghubungkan teknologi ini secara efisien. Produk 3DXpert kami didedikasikan terutama untuk alur kerja aditif, memanfaatkan pengalaman CAD seluruh perusahaan kami untuk dukungan dan pembentukan lattice, dan keahlian pemesinan substractif kami untuk mesin slicing lanjutan dan pemesinan setelah cetak."

Remenak mengatakan bahwa tim GibbsCAM telah bekerja dengan vendor mesin CNC dan peneliti dalam mengembangkan teknik khusus untuk pemrograman mesin aditif penyetoran hybrid substractif selama beberapa tahun terakhir.

Strategi untuk Produksi Cepat

"Roti dan mentega" pemesinan mungkin terletak pada mengotomatisasi fungsionalitas yang sering digunakan untuk pengguna lantai bengkel yang membutuhkan hasil cepat dan akurat untuk membuat bagian mereka dengan kualitas tinggi, sering kali dalam volume tinggi, dan tepat waktu, selalu. Kunci untuk tujuan tersebut adalah simulasi in-CAD, yang menjaga bengkel tetap berjalan dengan memastikan program bagian berjalan dengan baik, dengan nol tabrakan yang mahal, dan 영역 yang lebih sehari-hari dari alat CAD yang disebut "CAD for CAM" dan memberi pengguna opsi murah-meriah yang diperlukan untuk membuat bagian mereka dengan cepat.

"Fokus utama dari setiap fungsi dan peningkatan CAD kami didasarkan pada ide 'CAD for CAM,' yang berarti mempersiapkan bagian untuk manufaktur," kata Mund dari CNC Software. "Itu adalah tujuan nomor satu kami. Baik pengguna telah membuat bagian kompleks dari nol di dalam Mastercam, atau mereka perlu menganalisis dan memperbaiki area masalah dari bagian yang dihasilkan dalam sistem CAD lain, suite alat wireframe, permukaan, dan padat kami tersedia untuk mempersiapkan semua untuk mesin tanpa penundaan."

Mund mengatakan beberapa faktor mempengaruhi desain CAD/CAM, tetapi sebagian besar melibatkan inovasi, menurunkan biaya, mempercepat waktu ke pasar, dan meningkatkan efisiensi. "Kami terus mendengarkan kebutuhan pelanggan kami mengenai bagian yang mereka kerjakan, dan masalah yang mungkin mereka hadapi, untuk mengembangkan alat baru yang membuat lebih banyak hal mungkin di dalam suite alat CAD Mastercam," kata Mund. "Semakin cepat pengguna dapat membuat bagian baru atau mengedit bagian yang diimpor untuk mendukung proses manufaktur, semakin cepat itu dapat diprogram dan dipasang pada mesin untuk pemotongan."

Mempercepat waktu ke pasar adalah kunci, katanya menambahkan. "Banyak penyesuaian dapat dilakukan di dalam Mastercam dengan alat CAD kami, menghemat waktu dan biaya mengirimnya kembali ke sistem CAD asal. Dalam hal ini, kami memungkinkan programmer CAM untuk melakukan perubahan yang mendukung proses pemesinan, baik itu merancang fixture, membangun geometri dalam proses sementara, atau memperbaiki masalah dalam file CAD asli."

"Efisiensi berarti menggunakan semua alat kami menuju tujuan mempersiapkan bagian untuk mesin—wireframe, permukaan, dan padat semua bekerja sama untuk tujuan itu," Mund melanjutkan. Akhirnya, konektivitas penting. "Di dunia CAD, ini bisa berarti membaca bagian dari setiap modeler CAD yang mendukung format standar industri seperti IGES dan STEP dan format proprietari umum seperti SAT, DXF, DWG, X_T, dan sebagainya,"

Dia juga percaya itu berarti model CAD dalam file bagian Mastercam terkait dengan informasi CAM; ubah model dan jalur perkakas menyadarinya dan dapat dengan mudah diperbarui tanpa harus mulai dari nol.

Vendor lain mengambil pendekatan serupa untuk CAD yang bertujuan pada pengguna CAM tradisional. "Open Mind telah merancang dasar hyperCAD-S (dalam hyperMILL) sebagai modul CAD-for-CAM. Sistem CAD populer tidak selalu menyediakan pengalaman pengguna terbaik untuk pengguna CAM," kata Levine. "Fokus dalam hyperCAD-S adalah untuk menyederhanakan fungsi yang diperlukan untuk menggerakkan sistem CAM. Beberapa contoh adalah pemilihan batas, perluasan muka, dan pemilihan filter seperti co-planar dan co-axial, dan fungsi lainnya untuk menyembuhkan dan menyusun ulang permukaan jika diperlukan."

Open Mind kemudian melangkah lebih jauh untuk menawarkan urutan yang telah ditentukan dari utilitas CAD untuk pengguna CAM dan dalam strategi CAM, tanpa kebutuhan akan pemilihan dasar, katanya menambahkan.

"Sebagai contoh, di industri cetakan dan matriks, tepi tajam adalah kritis untuk memasangkan geometri inti dan rongga untuk menghindari flash selama proses cetakan," kata Levine. "Untuk mendapatkan tepi bersih dan menghindari pemotong menggulung di atas tepi, bermanfaat untuk memperluas permukaan ini dan memandu pemotong dengan benar ke dalam dan keluar dari bagian."

Modul pemilahan bentuk Z-level hyperMILL menyertakan perluasan tangen otomatis untuk menyederhanakan proses ini bagi pengguna. Hasilnya adalah permukaan dan tepi yang dipotong tanpa pemilihan yang memberatkan dan langkah tambahan dalam proses pemrograman CAM.

Untuk pemesinan multi-sumsi kompleks, simulasi adalah wajib, dan simulasi in-CAD telah menjadi populer dibandingkan dengan beberapa simulasi pihak ketiga yang lebih mahal di pasar. "Kami terus melihat tren yang kuat menuju mesin multi-tugas kompleks dan penggunaan serta ketergantungan yang meningkat pada simulasi mesin," kata Remenak dari GibbsCAM. "Bengkel mesin fokus pada akuisisi perangkat lunak yang dapat menyediakan efisiensi pemrograman terbaik, produktivitas mesin tertinggi, dan alat validasi terkuat dengan post-prosesor yang teruji dan andal."

Post-Processing Mencegah Jalan Bengkok

Tanpa post-processing yang baik, atau CAD/CAM lengkap yang bekerja dengan solusi perangkat lunak manufaktur lain, pengguna dapat akhirnya mengalami jalan bengkok yang tidak terduga. "Apa yang membuat sistem CAM 'baik' menurut pendapat kami tergantung pada kualitas post processor dan dukungan teknis vendor," kata Mathews dari DP Technology. "Saat pertanyaan pemrograman dijawab dengan cepat dan akurat, dan sistem menghasilkan kode yang baik, pemrograman disederhanakan dan utilizasi mesin naik, sambil waktu setup dan siklus turun."

DP Technology berupaya untuk menyediakan post processing dan dukungan teknis terbaik yang tersedia, katanya berpendapat, menambahkan bahwa "strategi ESPRIT adalah untuk bekerja erat dengan pembuat alat mesin dan membangun Digital Twin dari setiap CNC yang termasuk post processor yang dikembangkan pabrik yang dirancang untuk menghasilkan G-code yang dioptimalkan pemesinan, bebas edit," kata Mathews. DP Technology mendukung ESPRIT dengan menyediakan pelatihan dan dukungan teknis langsung dari pabrik kepada pelanggan di Amerika Utara melalui tim yang didedikasikan dari engineer aplikasi ESPRIT.

Belanja One-Stop

Paket lengkap dapat menarik pengguna yang mencari belanja one-stop di CAD/CAM, menggabungkan CAD/CAM dengan inspeksi dan metrologi, atau dengan PLM, ERP dan MES solusi.

"Salah satu tren terbaru yang kami dengar dari pelanggan dan prospek baru kami adalah kebutuhan mereka bagi kami untuk menyediakan solusi manufaktur lengkap, bukan hanya perangkat lunak CAD/CAM," kata Nick Spurrett, direktir regional—Amerika, Production Software, Hexagon Manufacturing Intelligence, North Kingstown, R.I. "Permintaan mereka mewakili segala sesuatu dari solusi MES hingga solusi yang akan membawa mereka hingga verifikasi alat mesin penuh. Dengan penambahan NCSIMUL dan WORKPLAN, Hexagon Production Software menyelaraskan bisnis kami untuk merespons tren terbaru ini."

Hexagon Manufacturing Intelligence baru-baru ini memamerkan demo solusi produksi digitalnya yang membentuk portofolio Production Software, yang terdiri dari beberapa judul CAD/CAM Vero Software, yang diakuisisi oleh Hexagon beberapa tahun yang lalu, ditambah NCSIMUL, paket simulasi dan verifikasi high-end, bersama dengan solusi inspeksi tradisional Hexagon.

"Kami terus mengembangkan semua produk manufaktur kami, termasuk pembuatan jalur perkakas yang lebih cepat dan menyediakan strategi Waveform di seluruh set produk," kata Spurrett tentang lineup yang baru digabungkan. "Kami juga menyampaikan teknologi Advanced Toolform dengan perkenalan pemesinan lima sumsi untuk bentuk alat apa pun." Katanya ini memungkinkan bentuk alat lima sumsi seperti barrel, oval, parabolik, atau bentuk apa pun, untuk dihitung di atas permukaan bagian, termasuk offset negatif (toleransi).

"Desain untuk manufaktur adalah salah satu solusi kunci yang kami peluncurkan selama 12 bulan terakhir," Spurrett menambahkan. "Kami menyediakan solusi CAD for CAM, atau CAD for Machine Shops, untuk perusahaan yang ingin mengambil keuntungan dari data CAD yang mereka terima—atau bekerja dalam lingkungan CAD yang dapat dimanfaatkan oleh bengkel mesin atau programmer CNC karena menyediakan jenis fungsionalitas yang mereka perlukan khusus untuk manufaktur. Dengan menggunakan pemodelan langsung, pengguna dapat secara langsung memodifikasi geometri dengan mendorong atau menarik bagian model menurut keinginan pengguna."