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【案例】利用 SolidWorks 對連續式碳纖維 3D 打印技術進行創新設計

轉帖|Solidworks產品動態|編輯：黃竹雯|2018-12-11 14:05:59.000|閱讀 420 次

概述：Markforged 公司利用 SOLIDWORKS 對連續式碳纖維 3D 打印技術進行了創新設計。

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所面臨的挑戰

Markforged 這家 3D 打印機制造公司的創立和發展是源自于一項突破性連續式碳纖維 3D 打印技術的成功發明和創新，該技術能夠以小批量快速加工出比金屬零件更堅固、更經濟且具有生產級品質的高強度零件。

實施后的效果

發明了連續式碳纖維 3D 打印技術
將硬件開發時間縮短至不足六個月
將 3D 打印精度提高至 50 微米以內
前四年實現了爆炸式增長

三維設計 SolidWorks 3D CAD

SolidWorks 3D CAD 軟件除了設計、模擬、成本估算、可制造性檢查、CAM、可持續設計和數據管理等多種功能以外，還包含適用于鈑金，焊件，曲面，模具，產品配置，DFM和CAM的專業工具，同時擁有ECAD/MCAD協作，復雜的零部件庫以及高級真實感渲染。還具有結構和運動分析功能，高級曲面平展，逆向工程以及電纜和管道布線功能。

Markforged 的創始人兼首席執行官 Greg Mark 是在需求的激勵下，發明出的世界首款連續碳纖維 3D 打印機。為賽車生產碳纖維翼板的工作經歷促進他尋求更好的方法來生產碳纖維復合件。再加上工程師需要迅速得到高強度零件，這種必要的需求讓 Mark 萌生了將碳纖維生產與 3D 打印技術相結合的想法，而 Markforged 也就應運而生。

這款打印機能夠生產出強度與金屬相當并可最終使用的生產級零件，并以此打破了 3D 打印行業的現狀。其他 3D 打印機只能加工出強度較弱且主要用于制作原型的設計復制品，而 Markforged 打印機則能夠以更經濟的價格，低批量加工出強度和金屬相當的精密零件。

為了快速開發突破性技術、高效地設計新產品以及促進公司的成功發展，Markforged 需要一個可靠的 3D 開發平臺。該公司選擇了 SOLIDWORKS，并購入 SOLIDWORKS 設計以及 SOLIDWORKS Premium 設計和分析軟件，最近又實施了 SOLIDWORKS PDM 產品數據管理 (PDM) 系統。

“選購 SOLIDWORKS 是件順理成章的事情，”Mark 強調道，“我們選擇 SOLIDWORKS 的原因在于我們相信它能夠帶來最大投資回報。我們已利用 SOLIDWORKS 實現了省時省錢效果，并提高了產品上市速度。由于這款軟件簡單易用而且很多大學都設有這門課題，因此我們很容易補充工程師，并能夠讓新工程師快速上手為公司做出貢獻。”

“SOLIDWORKS 是一款非常棒的 CAD 軟件包，因為它有效提高了我們的速度，”Mark 補充道，“在這個瞬息萬變的世界里，我們要在競爭中保持領先地位，必須要更加的靈活機動。SOLIDWORKS 是我們的重要差異優勢，因為該軟件讓我們能夠保持敏捷的速度，而這在我們公司成長過程中，對于我們取得成功至關重要。”

提高自動式打印機的開發速度

利用 SOLIDWORKS，Markforged 將新產品開發周期縮短至六個月以內，速度遠遠超過大多數技術硬件的開發周期（通常為一年或一年半）。“在我們所處的市場，速度以及高效地拿出合理的設計代表著一切，”Mark 解釋道，“它不僅涉及到快速設計，還涉及到以避免浪費時間或燒錢的方式制作原型、優化設計以及調整設計。SOLIDWORKS 為我們帶來了難以置信的速度以及易于執行更改的穩定開發平臺。簡而言之，SOLIDWORKS 幫助我們以更少的時間實現了最佳設計。”

“SOLIDWORKS 支持我們的迭代工作流程，”高級機械工程師 Bennett Wilson 指出，“我們要處理大量的發明創造和原型制作工作，經常一個零件在一天就能迭代五次之多。SOLIDWORKS 與我們的方法完美契合。事實上，我們會在 3D 打印機上打印我們使用 SOLIDWORKS 設計的零件，以便用于其他 3D 打印機，這種情況就是 3D 打印機為自己打印零件。”

利用仿真省時省錢、提高性能

除了用到 SolidWORKS 3D 設計功能外，Markforged 還充分運用了 SOLIDWORKS Premium 軟件中的仿真工具，這些工具不僅用于驗證設計，還用于優化設計性能。舉例來說，Mark X 是該公司推出的一款型號最大也是最先進的 3D 打印機，精度可達到 50 微米或更佳。在該打印機的開發過程中，工程師需要將其打印平臺的尺寸增加一倍，還要在減輕重量的同時保持其強度和避免位移。

“Mark X 的打印平臺是我們之前設計的兩倍之多，但該平臺要求的剛性更高，負載時的撓曲量低于 3 微米，”Wilson 回憶道，“我們在 SOLIDWORKS Premium 中對采用了不同開槽方案的設計執行了位移分析，以便減輕重量，直至找到剛度與重量的最佳組合。我們只用了數分鐘（而非幾個小時）時間就得到了這種最佳組合，并生產出了尺寸和剛度分別是之前版本的兩倍但重量幾乎與之相當的打印平臺。

運用 PDM 逐步提高開發速度

Markforged 于 2016 年實施了 SOLIDWORKS PDM 系統，以在公司的爆炸式增長中，支持、管理并保持迅捷的開發步伐。隨著公司發展以及工程師團隊的壯大，SOLIDWORKS PDM 軟件為該公司提供了所需的修訂控制、工作流程規范化以及數據管理工具，從而支持規模更大、更具協作性的開發方法。“對于我們來說，SOLIDWORKS PDM 是一款價值不可估量的工具，”Wilson 說道，“隨著產品數量和工程師人數的持續增長，很容易出現有人使用錯誤版本的情況。SOLIDWORKS PDM 可確保我們始終在正確的版本上工作，并可讓我們更頻繁、更高效地協作。”

Markforged 的創新循環仍在高速運轉。Markforged 即將推出用于金屬零件 3D 打印的 Metal X 打印機，該公司又一次通過快速的硬件開發周期，為眾多客戶帶來一種全新的生產工藝和打印機設計。