顶级 3D 打印机 CAD 软件选项

介绍

与机加工、锻造、铸造和冲压一样，3D 打印从同一个地方开始——末端部分的设计。与传统制造非常相似，增材制造依赖于计算机辅助设计 (CAD) 模型作为零件生产的主要组成部分。

CAD 软件包的要求

虽然大多数 CAD 软件包都允许创建用于增材制造的模型，但在继续使用任何特定的特性和功能之前，应确认一些关键特性和功能。

第一个也是最重要的方面是生成 3D 模型的能力。某些软件专为打印、绘图或其他 2D 设计而设计，缺乏生成完整模型的能力。合适的 CAD 包将允许您以参数方式或直接对 3D 曲面进行建模，这将允许轻松导出到最常见的 3D 打印文件 STL。

几乎所有 3D 打印机都需要能够将原生 CAD 设计导出为 STL 文件。 STL（“stereolithography”的缩写）文件是将 CAD 模型转换/导出为三角形表面和平面的文件，这些文件通常被解释为 G 代码，这是最广泛采用的自动化机床计算机辅助制造 (CAM) 语言。生成 STL 以匹配您的设计对于 3D 打印的成功至关重要，我们将在下面详细介绍。

除了 3D 建模和 STL 生成的要求之外，一些 CAD 软件包中还包含许多其他“不错的东西”，它们使增材制造的准备工作更容易并允许额外的增值。诸如 SolidWorks 的 3DXpert、Fusion 360 的 Netfabb 或 Siemens NX 的 3YOURMIND 等示例是附加组件和插件，它们删除了一些转换步骤，甚至允许从本机应用程序本身直接打印到打印机。

什么是 STL 文件？

STL（立体光刻）文件，有时也称为“标准三角形语言”或“标准曲面细分语言”，由 3D Systems 于 1987 年创建，并已被广泛用作全行业 3D 打印机模型的标准文件。这些文件是从原生 CAD 文件导出的，并描述了“使用三维笛卡尔坐标系通过三角形的单位法线和顶点（按右手法则排序）的原始、非结构化三角表面”[维基百科，“STL（文件格式）”，2019]。简而言之，STL 是将 CAD 模型近似为一组三角形，将样条、p 线、圆弧、拉伸和扫掠等特征转换为三角形的简单和复合。

转换 STL

虽然每个 CAD 软件都有不同的配置选项和用于导出 STL 的功能，但每个解决方案都有一些共同点，需要注意以下几点：

• 二进制 / ASCII - 虽然两种格式的编码存在很大差异，但从根本上二进制和 ASCII 在功能上是相似的，但需要注意的是，二进制文件往往要小得多，并且处理能力低于大多数切片软件。除非特别需要，通常首选二进制文件，因为文件较小。
• 单位 - STL 文件的定义不包括测量单位。导出模型时，请注意原始 CAD 的单位以及打印机/切片软件的预期单位。大多数切片软件都有单位配置，但默认情况下最常见的部署是毫米 (mm)。
• 分辨率 - 这将是 CAD 软件包之间差异最大的属性，但总体而言，目标是确保最小公差/偏差小于 3D 打印机能够生产的最佳特征。例如，如果 3D 打印机可以产生的最高分辨率为 100 微米，那么 STL 的直径、角度、镶嵌部分等的公差应在 100 微米以内。

还会有其他属性（例如颜色可以包含在 STL 中），但要生成代表原生 CAD 的 STL，需要注意以上几点。

常见的行业CAD解决方案

在制造、工程和设计行业，有许多常用的 CAD 软件包；有些特定于行业和用例，但许多在垂直行业和应用程序之间是通用的。以下只是企业和制造运营商通常使用的众多常用 CAD 应用程序中的一小部分：

SolidWorks

SolidWorks 于 1995 年推出并于 1997 年被达索公司收购，是工程、制造和设计领域最流行的 CAD 软件包之一。据出版商称，SolidWorks 被誉为最容易学习的参数化 CAD 软件包之一，“截至 2013 年，超过 165,000 家公司的超过 200 万工程师和设计师在使用 SolidWorks”。除了核心 CAD 软件包之外，SolidWorks 还提供了大量用于模拟、特定行业和渲染/图形设计的附加产品和模块。

达索系统 CATIA

CATIA 最初创建于 1977 年，是 Dassault Aviation 自己的国防/航空航天应用设计平台，是一种企业级软件，广泛用于航空航天、汽车和工业设备设计。 CATIA 拥有 40 多年的历史，是一个成熟且功能丰富的 PLM 解决方案，具有从 CAD 到 CAM 的集成支持。

Autodesk Fusion 360

Fusion 360 最初于 2013 年发布并由 Autodesk 发布，是一个以 3D 为中心的 CAD 版本（与 Autodesk 的经典 AutoCAD 不同），它与 Mac OSX 和 Windows 7/8/10 的本机版本以及免费版本不同可供爱好者、学生和教师使用。与 Dassault 的产品非常相似，Fusion 360 受益于对 Autodesk 其余众多解决方案和附加组件的访问。

克里奥

Creo，以前称为 Wildfire 和 Pro/E，是首批可用的 3D CAD 解决方案之一，于 1987 年推出。由 PTC 发布，Creo 建立在第一个基于规则的约束（参数化）3D 建模系统之上。今天，Creo 是 PTC 提供的 10 个应用程序套件的一部分，这些应用程序提供装配建模、FEA、直接/曲面建模和工具设计功能。

西门子 NX

Siemens NX 最初是 Unigraphics NX，2007 年被西门子收购，是一种企业级解决方案，不仅支持直接建模和参数化建模，还支持直接在一个解决方案中实现工程分析和 CAM 功能。除了 CAD/CAE/CAM/Simulation 功能之外，NX 还拥有许多特定于行业和材料的软件包，以启用特定于某些应用程序的扩展功能集。

外形

Onshape 于 2015 年发布，是为数不多的完全基于 SaaS（软件即服务）的 CAD 产品之一，这是主要内部部署和硬件密集型解决方案领域的关键差异化因素。 Onshape 允许通过浏览器和 Android/iOS 访问，并允许多个用户在任何支持平台上的单一设计上进行实时协作。

结论

最后，市场上有很多 CAD 软件选择，具体取决于行业、公司规模和所需的功能——但几乎所有这些都能够通过增材制造和 3D 打印将模型变为现实。从业余爱好者和学生到企业级机械和设计工程师，所有人都可以受益于增材制造的好处，比以往任何时候都更快、更轻松地生产真实的零件和组件。