Mann benutzt SmartSlice Plugin

Mann benutzt SmartSlice Plugin

 

Was wäre, wenn man beim Slicen eines Bauteils schon wüsste, ob der Ausdruck den mechanischen Anforderungen gewachsen sein wird? Das und einiges mehr bietet SmartSlice von Teton Simulation, ein Cloud-Dienst, der sich via Cura-Plugin ins Herz der erfolgreichsten Slicer-Software integriert.

 

 

Probieren oder studieren?

 

Cura öffnen, Bauteil laden, Material und Druckprofil auswählen und ausdrucken: So einfach ist der Arbeitsablauf mit Ultimaker Cura - theoretisch. Aber Hand aufs Herz: gerade, wenn ein Bauteil mechanischen Belastungen standhalten soll, folgen häfig mehrere Iterationen der Schritte Druckparameter oder Bauteil anpassen und neu ausdrucken bis es passt. Wertvolle Zeit und Druckmaterial gehen dabei verloren.

Vielfach wird daher auch einfach auf Nummer sicher gegangen und zum Beispiel der Füllgrad auf 100 Prozent gesetzt. Das Resultat ist bekannt: Der Druck dauert zumindest gefühlt ewig. Und vielleicht hält das Bauteil dann doch nicht. Also entweder zurück ins CAD oder die Orientierung geändert. Und erneut mit voller Füllung ausdrucken. Irgendwann kommt der Gedanke auf, ob man denn wohl genug Material hat bis zur erfolgreichen Version.

Alles kein Problem, mag die Eine oder der Andere jetzt denken. Mein CAD kann ja Belastungen berechnen. Kann es vermutlich. Aber auch mit einer Teilfüllung und unter Berücksichtigung der Schichtenorientierung? Denn schliesslich sind FFF-Ausdrucke ja nicht isotrop.

Und schlussendlich ist da noch die Frage nach der Materialwahl. PLA oder Tough PLA wird ja wohl genügen, oder? Aber man fragt sich, warum gibt es alle diese anderen Druckmaterialien? Aber sind die denn besser für genau diese Anwendung und gratis sind sie ja schliesslich auch nicht und überhaupt fehlt die Zeit zum systematischen Durchprobieren. Wenn nur die Druckzeit nicht so lange wäre. Gibt's denn da keine Möglichkeiten der Druckzeiten-Verkürzung?

 

 

Smartes Slicen

 

An diesem Punkt kommt SmartSlice von Teton Simulation ins Spiel. Und verändert dieses auf eindrückliche Art und Weise. Kurz gesagt schiebt sich SmartSlice zwischen Material-/Profilauswahl und Slicen in den Arbeitsablauf von Ultimaker Cura. SmartSlice analysiert das Slice-Resultat mittels Simulation der auftretenden Spannungen, welche durch die angegebenen Kräfte und Fixier-Punkte resultieren. Wie stark wird sich das Bauteil verbiegen? Ist die Deformation eventuell derart gross, dass sich das Teil plastisch verformen wird. Nicht selten ist die Antwort "leider ja".

Deformation ausserhalb Grenzen
Bereiche mit ungenügender Sicherheitsmarge
Evaluation eines Bauteils. Links: Die resultierende Deformation liegt ausserhalb der angegebenen Grenze. Rechts: In den rot markierten Zonen wird die angegebene Sicherheitsmarge nicht eingehalten.

 

Damit ist SmartSlice aber längst nicht am Ende sondern beginnt erst mit der wahren Magie: Der Optimierung der Druckparameter. Damit fertig schlägt SmartSlice dem Benutzer mehrere Varianten vor, aus denen er auswählen kann, welche das gedruckt werden soll. Als Kriterien stehen neben der maximalen Deformation, der Sicherheitsmarge zur plastischen Deformation auch der Materialverbrauch und die Druckzeit bereit.

Auswahl der optimierten Slice-Parameter
Auswahlliste optimierter Konfigurationen für das zuvor als ungenügend befundene Bauteil.

 

Mit einem Klick kann nun die Druck-Einstellungen einer der optimierten Varianten übernommen und das Bauteil danach mit diesen Einstellungen in Cura geslict werden.

Man mag sich nun fragen, ob der eigene PC oder Mac den Anforderungen von SmartSlice gewachsen ist. Die Sorge ist unbegründet, denn SmartSlice nutzt als Cloud-Dienst nicht die Hardware des Rechners auf dem Cura läft, sondern die eines grossen Cloud-Anbieters. Dort wird einerseits die Cura-Slicer-Engine benutzt, um die Pfade zu berechnen, andererseits aber auch die Finite-Elemente-Analyse durchgeführt, die dann die jeweiligen Konfigurationen evaluiert. Voraussetzung für ein einwandfreies Funktionieren von SmartSlice ist daher eine Internet-Verbindung, welche das Kontaktieren der SmartSlice Cloud-Server erlaubt.

 

 

Die Qual der (Material-) Wahl

 

Doch mit welchen Materialien funktioniert SmartSlice? Teton Simulation konzentriert sich bei der Materialauswahl aktuell voll und ganz auf den Cura Marktplatz. Allerdings steht nicht jedes Material zur Verfügung. Grundsätzlich gibt es drei Kategorien von Materialien bezüglich SmartSlice:

  • Unterstützt und getestet - Diese Materialien wurden von Teton Simulation im eigene Labor nach standardisierten Testverfahren geprüft. Dabei werden Teststäbe in verschiedenen Orientierungen ausgedruckt und getestet. Hier darf eine sehr gute Übereinstimmung der Simulation mit der Realität erwartet werden.
  • Unterstützt, aber nicht getestet - Viele Materialien unterscheiden sich wenig von anderen, die durch Teton Simulation schon getestet wurden. In solchen Fällen wird mit den Testdaten des getesteten ähnlichen Materials gearbeitet. Natürlich wird dieses Verfahren nur für wirklich ähnliche Materialien verwendet so dass die Übereinstimmung von Simulation und Realität immer noch gut ist.
  • Nicht unterstützt - Es gibt gute Gründe, einige Materialarten vom SmartSlice Dienst auszuschliessen. So besitzen z.B. flexible Filamente hochgradig nicht-lineare Eigenschaften, welche eine adäquate Abbildung und Verarbeitung in einer Finite-Elemente-Simulation ausschliessen. Solche Materialien sind daher nicht in der Liste der unterstützten Materialien zu finden.

Da in jeder neuen Version von SmartSlice auch einige neue Materialien zur Liste der getesteten Filamente dazukommen, lohnt es sich, regelmässig diese Liste zu prüfen. Sie ist unter diesem Link zu finden.

Hier liegt auch eine zusätzliche Stärke von SmartSlice: Anstelle ein neues Material zu kaufen, auszudrucken und physisch zu testen, kann der Anwender sich einfach das Material aus dem Cura-Marktplatz herunterladen, und die eigene Geometrie von SmartSlice evaluieren lassen. Der Vergleich mit dem bisher verwendeten Material zeigt dann, ob das neue Material tatsächlich für die jeweilige Anwendung besser ist bzw. ob ein Material, das aus anderen Gründen ausgewählt wurde (z.B. wegen chemischer Beständigkeit oder einer höheren Formbeständigkeitstemperatur) auch mechanisch bestehen wird.

An dieser Stelle soll speziell darauf hingewiesen werden, dass zwar oben von den Materialien im Ultimaker Marktplatz die Rede war - die für die aktuellen Ultimaker Druckermodelle parametrisiert sind - dass aber auch die generischen Materialtypen in Ultimaker Cura Teil von SmartSlice sind. Das ermöglicht den Einsatz von SmartSlice auch auf anderen als Ultimaker Druckern - vorausgesetzt, es gibt ein entsprechendes Druckerprofil für Ultimaker Cura, das auf die generischen Materialtypen zugreift.

 

 

Lohnt sich SmartSlice?

 

Es gibt im Prinzip ein einziges Kriterium zur Beantwortung dieser Frage. Immer dann, wenn gedruckte Bauteile eine mechanische Belastung erfahren, wird SmartSlice ziemlich sicher in erheblichem Masse Zeit und Kosten einsparen und sich schon in kurzer Zeit amortisieren. Nicht selten werden mechanische Belastungen jedoch fälschlicherweise vernachlässigt. Die Folge ist dann eine kurze Lebensdauer der Bauteile und entsprechend wieder höherer Material- und Zeitaufwand zum Nachdrucken des Bauteils. Es lohnt sich daher, kritisch zu hinterfragen, wieviele Drucke sich vermeiden lassen, sei es als Teil eines iterativen Konstruktionsprozesses oder durch häfiges Nachdrucken wegen mechanischem Versagen. Als offizieller SmartSlice-Reseller hat DIM3NSIONS die Möglichkeit, eine kundenspezifische Armortisationsrechnung für SmartSlice durchzuführen.

Teton Simulation bietet auch die Möglichkeit, sich mittels einer 14-tägigen Testversion selbst ein Bild machen. Hier steht jedoch im Vordergrund, zu erfahren, wie einfach die Bedienung von SmartSlice ist.

Sowohl zur Amortisationsrechnung wie auch bezüglich Testversion ist eine Kontaktaufnahme zu DIM3NSIONS der einfachste und beste Weg um schon bald Zeit und Kosten einzusparen; am besten geschieht dies über das Kontaktformular oder die anderen gängigen Kontaktmöglichkeiten.

Wem hier alles etwas zu schnell gegangen ist und sich noch etwas tiefer in den Arbeitsablauf mit SmartSlice einlesen möchte, dem seien die folgenden drei Fallstudien (in Englisch) empfohlen:

Fallstudie "3D Printed Molds for Orthotics"

Fallstudie "Validating SmartSlice using Polymaker PolyMide™ CoPA"

Fallstudie "Increasing Part Stiffness of Lightweight FFF End-Use Parts by Simulation"

 

Zum Schluss fasst das nachfolgende englischsprachige Video nochmals die Funktionen und Vorteile von SmartSlice zusammen.