使用新的 CAD/CAM 工具加快增材制造设计流程

制造工程： Autodesk 的最新 PowerMill 2019 更新添加了新的增材插件模块。您能描述一下这种“高速”增材制造系统及其工作原理吗？

克林顿佩里： PowerMill 2019 提供了一套专用工具来编程高速增材工艺——通常称为定向能量沉积 [DED]。 DED 工艺利用 CNC 机床或工业机器人，可以将电源（通常是激光、电弧或电子束）聚焦在空间中的某个点。同时，材料[金属粉末或金属丝形式]被送入“热点”。电源使材料熔化，形成熔池。通过操纵这个水坑，可以构建 3D 形状，并且以高度可控的方式进行。

熟悉粉末床 3D 打印机的人都知道，它们可以制作极其复杂的 3D 表格。然而，基础技术意味着它们在材料沉积速率和可以生产的零件尺寸方面受到限制。这些限制影响了这种形式的增材制造在某些行业和应用中的采用。

相比之下，DED 工艺使用更高的功率水平和材料流速，从而显着提高沉积速率，从而更快地构建零件。此外，CNC 机器和机器人提供的更大工作范围意味着 DED 可以制造更大的零件。这两个关键特性使 DED 成为生产航空航天、发电等行业常见的大型组件的经济高效的解决方案。

驱动 DED 工艺需要高度专业化的刀具路径，以准确控制材料的沉积方式和位置，同时避免任何局部过度构建。 PowerMill 2019 提供了一套专用工具来创建、控制和模拟沉积策略，以帮助制造商挖掘 DED 的潜力。

我： 与纯 CNC 或传统增材系统相比，混合型 CNC/AM 机床有哪些优势？

佩里： 大多数主流数控机床制造商已经开始提供可以提供增材和减材技术的混合机床。有一些明显的好处；一台混合机床将占用更少的占地面积，有助于减少零件设置时间，并将人为错误的风险降至最低。然而，真正的好处更为根本。

通过单独的增材和减材工作流程，零件通常会在转移到 CNC 机床进行精密铣削之前完全沉积。虽然这也可以通过混合机器实现，但更大的灵活性意味着这两个过程可以以其他方式组合。

例如，零件可能在 CNC 铣削关键特征之前部分沉积。然后交替构建和切割阶段，直到零件完成。以这种方式结合这些技术，可以让混合机器生产单独机器无法生产的零件。

最近在 Autodesk 的英国先进制造工厂展示了一个值得注意的例子，该工厂使用 Hamuel Reichenbacher HSTM 150 HD 混合机器来修复损坏的航空压缩机盘。该过程首先通过 CNC 铣掉磁盘上损坏的刀片尖端，然后使用激光和粉末形式的 DED 沉积钛以替换加工掉的材料。最后，机器使用高精度探测来测量和 CNC 铣削多余的材料，使新旧材料几乎完美地融合在一起。

我： 新的 PowerMill Additive 系统针对三轴和五轴加工系统以及机器人。与 CNC 或机器人一起使用时有何不同？

佩里： 就刀具路径创建而言，没有任何区别。 PowerMill 的附加刀具路径可以在 CNC 机床或机器人上运行。提供了一系列添加剂策略来服务于以下应用：

• 创建 2D 刀具路径以构建完整的棱柱形状。
• 制定三轴或五轴策略，为现有零件添加本地化特征 [例如，在航空发动机外壳的侧面添加凸耳]。
• 产生三轴或五轴运动，以在零件上完全或局部区域添加涂层[例如，在磨损严重的零件上添加耐磨涂层]。

加法策略是在用于生成减法刀具路径的同一界面中创建的。这意味着它们可以使用 PowerMill 的刀具路径编辑工具进行优化。此外，PowerMill 允许逐点编辑激光功率、粉末流速和气体流量等关键工艺参数。

一旦生成并优化了刀具路径，就可以使用 CNC 机床/机器人的虚拟双胞胎对其进行模拟，从而识别和避免有问题的机器运动，例如轴反转和/或超程。

最后，PowerMill 允许将刀具路径导出到 Autodesk Netfabb 模拟，以便对整个构建过程进行更深入的分析，包括与热和应力相关的审查。这让制造商更加相信制造过程会生产出好的零件。

我： 哪些客户或哪些行业或应用正在使用该系统？

佩里： AM 为许多行业带来了巨大的好处，包括航空航天、石油和天然气、模具、发电、赛车运动和海洋。鹿特丹港是世界上最繁忙的航运枢纽之一，也是需要维护的大型船舶的集中点。如果一艘商业货​​船搁浅在码头等待更换零件，可能会造成数百万美元的业务损失。传统方法是在世界各地的关键地点建立仓库并装满备件——以备不时之需。

RAMLAB [鹿特丹增材制造实验室] 团队认识到使用 DED 和混合制造在需要的时间和地点按需生产替换零件的潜力。

他们的第一个项目是制造直径超过 5' [1.5 m] 的青铜合金螺旋桨，需要沉积超过 400 kg 的材料。成品螺旋桨经过了详尽的测试，然后被管理当局认证为适航——这是世界上第一个增材制造的螺旋桨！通过以这种方式生产零件，RAMLAB 可以减少货船停止服务的时间。除了避免数百万美元的延误外，它还消除了对库存充足的仓库网络的需求。

我： 机械师会在 PowerMill 2019 中发现哪些其他用于传统加工的新功能？

佩里： 该软件包括减材制造的多项增强功能。 PowerMill 多年来一直提供五轴防撞功能，这意味着可以创建刀具路径来避免涉及切削刀具组件的碰撞或未遂事故。在以前的版本中，用户可以从一系列不同的回避选项中进行选择。做出的选择取决于被加工零件的形状和所使用的策略。 PowerMill 2019 包括一个新的“自动”刀具轴倾斜选项，适用于所有刀具路径类型和所有模型形状。这使得编程人员可以更轻松地创建安全的五轴 NC 代码，特别适合可能对五轴加工不熟悉的用户。

PowerMill 的 Vortex 高效粗加工策略已得到增强，可提供新的“现货供应”选项。基于 Autodesk 的自适应清理功能，这会根据正在加工的毛坯形状创建带有偏移的刀具路径，并且通常会缩短循环时间。在测试中，使用新的“来自库存”选项和之前的“来自模型”刀具路径类型加工了 P20 型芯刀片。 “现货供应”选项的周期时间快了 33%。

ViewMill 是 PowerMill 的库存模拟工具。它可以在加工过程中的任何时候显示真实的库存表示。随着 PowerMill 2019 的发布，ViewMill 包含了一种新的厚度着色模式，使程序员可以更轻松地可视化未加工毛坯在其零件上的分布。一系列动态滑动条允许更改模拟的颜色以立即识别已完成的表面，并显示需要去除剩余材料的区域或可能出现过切的局部区域。这一改进让程序员更有信心从机床中取出零件时将得到完全加工。

PowerMill 2019 还包括将关键制造数据导出到 Autodesk Fusion Production 的功能，这是一种基于云的工具，允许制造商安排工作、跟踪工作和监控 CNC 机床的利用率。 Fusion Production 允许关键项目利益相关者访问有关制造设施状态的关键信息，从而识别瓶颈、审查和改进流程，并最大限度地提高整体设备效率。作为基于云的系统，Fusion Production 允许随时随地在几乎任何移动或桌面设备上访问数据。

新版本

计量开发商 Hexagon Manufacturing Intelligence（美国罗德岛州北金斯敦）推出了公司测量软件的 PC-DMIS 2018 R1 更新，其中包括计划于 2018 年发布的两个 PC-DMIS 版本中的第一个。

该公司表示，PC-DMIS 2018 R1 允许用户将 AutoFeatures 转换为点或将测量的命中用于新的结构和尺寸，可用于平面、圆形和圆柱体 AutoFeatures。通过将每个命中转换为矢量点，优化路径功能可用于增强点测量的顺序，减少探头尖端变化的次数和整体测量时间。对 Q-DAS Traces 的新支持可以更轻松地分析 PC-DMIS 数据。新的 QuickSet 控件允许用户同时使用 QuickFeature 和 GD&T Selection，并且仍然能够修改测量策略。

“通过 PC-DMIS 2018 R1，我们履行了从用户‘创意中心’添加需求最高的项目的承诺，”海克斯康制造智能计量软件产品线经理 Ken Woodbine 说。 “这些包括图形点操作功能和‘推送点’自动功能功能。我们还引入了与行业标准 Q-DAS 软件的集成，因此可以识别和跟踪影响质量的关键工艺参数。”

据该公司称，QuickFeature 测量速度的提高使用户能够一键创建多个圆形和圆柱体，并针对螺栓孔图案或表面包含相同尺寸和形状的多个特征进行了优化。该系统还为点云检测引入了改进的 Flush and Gap AutoFeature 工作流程。

Corel Corp.（安大略省渥太华）的 iOS 版本 CorelCAD Mobile 现在可用于 iPhone 和 iPad，为技术设计人员提供 CAD 功能以提高工作效率。新的 iOS 版 CorelCAD Mobile 现在为用户提供了适用于 Apple 设备和 Android 移动系统的选项，让现场用户可以访问用于平板电脑和智能手机的 2D 设计和注释工具。

CorelCAD Mobile 是一款独立的 CAD，旨在补充适用于 Windows 和 Mac 的 CorelCAD 2018 桌面应用程序。 CorelCAD Mobile 订阅者会收到一组 2D 绘图、编辑和 3D 查看工具、完整的注释功能等。对于寻求更轻量级功能集的用户，还提供具有简化功能的免费版本，包括 2D 和 3D.DWG 查看和基本注释。

CorelCAD Mobile 为用户提供了在旅途中绘制想法、在桌面和移动设备之间共享设计、提高会议效率、现场注释图纸以及根据需要修改图纸的能力。该软件现在可在 Apple App Store 上的 iPhone 和 iPad 以及 Google Play Store 上的 Android 上使用。订阅价格为每月 99.99 美元或 9.99 美元。还提供免费的简单模式版本。

Vero Software（英国格洛斯特和阿拉巴马州塔斯卡卢萨）最新的 WorkNC 2018 R1 CAM 软件更新不仅包括其新的 WorkNC Designer “CAD for CAM”直接建模 CAD 系统，还包括一个新的机器人模块。 WorkNC 品牌经理 Miguel Johann 表示，随着机器人在车间变得越来越普遍，越来越需要为它们提供离线编程。

“WorkNC 2018 R1 中的新模拟和奇异性解决工具意味着用户可以充分利用机器人为制造过程带来的巨大好处，”Johann 说。 “例如，它们将刀具路径从铣削的限制中解放出来，因为机器人手臂末端的工具也可以是磨床、激光头、焊接喷嘴或工程创造力可以想到的任何其他工具。”

Johann 说，机器人还允许固定工具并在其周围移动部件，而不是传统的固定组件和移动工具的方法。 “但机器人的好坏取决于对它们进行编程的软件，而 WorkNC 2018 R1 的最新发展确保制造商能够处于机器人技术的最前沿。”

WorkNC 还在 Waveform Roughing 中加入了可提高效率和性能的新功能，包括支持摆线加工策略中的新工具。

软件更新由高级编辑 Patrick Waurzyniak 编辑。