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Simufact Additive——3D打印仿真软件在医疗行业的应用

   

金属3D打印技术以其独特的加工形式、高效的定制能力,现已成为非标流线部件及拓扑镂空等部件的重要加工方式。在医疗行业中,骨小梁、骨骼、关节等各项人体植入物都需要对患者进行针对性定制。针对定制成形的非规则部件的加工,3D打印以其普适性高、加工精度高等优势,已成为植入部件加工工艺的最优之选。

然而,在金属的3D打印过程中,虽然单件产品可快速成形,但打印成形的过程往往伴随着部件变形、打印过程中刮刀的碰撞、打印后收缩导致的开裂等一系列问题。在增加试错成本的同时,也严重影响着患者的医疗时效性。针对以上问题,Simufact Additive仿真软件可对打印部件进行快速仿真分析,预测可能的打印失效方式,并可对部件的打印变形进行自动迭代补偿,帮助客户实现一次打印即可成功的目标需求。

Simufact Additive简介

Simufact.Additive 增材制造工艺仿真软件,专门用于模拟金属材料铺粉增材制造过程。通过Simufact. Additive不仅可以虚拟再现增材制造过程,预测增材制造过程中以及结束后结构的变形和最终形状、残余应力。并可以辅助进行增材制造工艺参数(堆积方向、支撑结构、切割方向、材料、扫描速度、热源参数等)的设计和优选。进而帮助设计人员进行改进工艺设计方案的虚拟验证,从而最终实现一次打印即可成功的目的。

Simufact.Additive 侧重于粉床熔融工艺仿真分析,其中包括选择性激光熔融(SLM)、直接金属激光烧结(DMLS)、LaserCUSING®、等效模拟EBM(考虑真空环境和基板预热)、多种金属粉末床熔融(PBF)等。

图:Simufact.Additive图形用户界面(前处理)

Simufact Additive典型案例

1) 膝关节3D打印仿真案例

图:膝关节定制模型

通过Simufact Additive软件,对膝关节产品的3D打印过程进行精确复现,可完美预测打印各个环节膝关节模型的各项参数指标。软件自动对变形位置进行反变形补偿优化,降低产品打印后的变形量,帮助用户提高产品精度,降低试错打印的成本,同时帮助患者早日获得定制产品。

图:膝关节变形自动优化

2)患者特定植入物

钛合金具有优秀的生物兼容性,并且重量轻,刚度好,是人体植入物的首选材质。Simufact的某一医疗行业客户,借助Simufact Additive软件对钛合金(TiAl6V4)材质的某特定植入物进行了建模分析。在Simufact的帮助下,快速找到了打印变形的原因,并对打印的摆放位置、方向、切割方式进行了系统的优化。

图:钛合金特定植入物

图:不同的摆放方式和支撑创建

图:变形及残余应力分布

通过仿真分析,得到相对优质的部件摆放位置,但部件的变形量依旧很大,最大约4mm左右,如下图所示。

图:不同摆放方式的打印变形分析(透明阴影为原始位置)

通过借助Simufact Additive的变形自动补偿功能,对变形量进行了进一步优化,并获得高精度的打印结果。软件可将反变形后的STL文件进行输出,使用优化后的STL文件进行实际打印,即可实现一次打印成功。经自动补偿后,变形结果控制在了0.2mm以内,如下图所示。

图:自动变形补偿过程和补偿后的打印结果

   

借助Simufact.Additive软件,可帮助用户在人体植入的定制产品实际打印之前,预测整个打印、热处理、切割后变形情况和可能发生开裂部位,并帮助用户对变形超差问题进行自动优化。软件实用、高效,不仅能大大节约试加工所带来的物料成本,更能提高产品生产效率,缩短制造时间,帮助用户实现一次打印即可成功的目的。


相关产品链接:https://www.anscos.com/simufact.html

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【文章来自海克斯康工业软件】


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