增材制造中最大化CAD效率：从设计到打印的无缝衔接

增材制造的主要阶段包括设计与制造过程。实际上，设计工作在CAD套件（如SolidWorks）中完成，而物理生产阶段（即3D打印）则通过将CAD文件（如SLDPRT）导出为STL格式实现，该格式可被配备3D XML查看器的3D打印机读取。

然而，增材制造的这两个阶段各包含多个关键步骤。

对工程团队和制造商而言，生产力取决于设计工具的有效性——无论是CAD套件的质量，还是与使用不同CAD套件的各方互操作的能力。例如，花在文件修复和应对特定文件格式（如STL）技术问题上的时间，直接增加了上市时间。

本文将剖析增材制造全生命周期中的这些因素，并阐述应用开发商和3D打印机制造商如何将其产品定位为解决方案。

什么是CAD？

无论是增材制造还是减材制造，几乎所有产品的设计过程都始于CAD。SolidWorks是市场上众多主流CAD套件之一，用于将产品设计为单个零件集合或完整系统，并在制造前测试、验证其设计属性。

STL（STereoLithography或Standard Tessellation Language缩写）于1987年推出，旨在让光固化3D打印机读取CAD文件。与IGES一样，STL现广泛应用于3D打印行业，特别是作为不同CAD套件团队在更广泛产品开发项目中互操作的手段。

工程与产品开发工作流始于CAD套件。如今CAD用户可利用丰富工具不仅进行3D设计，还能融入颜色、纹理等大量细节元素。

SolidWorks还提供专用工具，将钣金、模具、焊件、曲面等融入核心设计。换言之，CAD设计文件能以完整保真度反映预期的真实产品。

SolidWorks还支持工程师以不同方式开展设计。例如，以可制造性为导向的工程师可将单个零件设计、存储、检索为SLDPRT文件，并将其组合为SLDASM装配体文件（详见本文了解SLDPRT与SLDASM的区别）。

能以预期真实设计（美学、曲面几何、力学、颜色、材料）创建CAD文件，也为设计团队打开了虚拟测试验证设计可行性的大门（即物理原型制作前）。

分析质量（含仿真与可视化）取决于CAD套件的能力（SolidWorks包含这些功能）。仿真使设计师能在核心设计阶段识别并修正问题，从而减少原型需求和物理测试成本。

例如，SolidWorks标准版分析工具基于有限元分析（FEA），含静态线性、时域运动、高周疲劳仿真；高阶版本支持耐久性、拓扑、固有频率分析及非线性静态/动态测试。

凭借当代CAD套件，物理原型制作与测试阶段在时间和财力消耗上应大幅缩短。但设计师通常必须将原始CAD文件导出为STL，以便3D打印机正确解读设计。

转STL有利有弊。一方面，它确实让CAD原始设计文件能通过3D打印制造；但STL无法读取原始设计的颜色、纹理及其他设计元素（含元数据）。

而且，对STL文件的修改不会自动反映回CAD原始设计文件；过程是单向的——必须修改CAD才能同步到STL。这给原型流程增添了低效层面（使CAD中的仿真可视化工作显得更重要）。

最后，STL文件精修需谨慎。虽可用ASCII编码STL并增加三角形数量降低粗糙度，但文件体积可能剧增，导致3D打印机无法读取。

凭借广泛采用与技术成熟度，STL仍是增材制造行业的必需格式。

为取代STL，3MF联盟（Spatial母公司达索系统为创始成员）推动行业采用3MF。新格式用XML编码ASCII，使3D打印机能全保真读取CAD设计文件——含原始设计师意图的颜色、纹理等元素，且具扩展性以适应新兴打印技术。

但3MF是长期因素。目前STL仍是增材制造主导格式。为3D打印领域开发应用和硬件者，必须兼容STL处理。

STL作为连接3D打印设计与生产阶段的关键环节，终端用户必须具备最小化文件修复时间（CAD转STL）的能力，无论源自SolidWorks或其他CAD套件。事实上，互操作性至关重要，因为并非所有工程工作流都用SolidWorks。

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