從DSM與海克斯康的合作看如何簡單、快速的精確建模塑料復合材料

2019-09-24    原文出處： 3D科學谷
​關於設計與製造的一體化，3D科學谷曾介紹歐特克通過從設計端銜接3D列印與機加工正在打通設計與製造銜接的最後一公里：3D列印技術與傳統製造技術的設計折衷。
而除了這種可加工方面的一體化努力，軟體公司與材料公司還在攜手打造「First time right」的目標：通過仿真結合材料特徵對增材製造過程進行模擬和零件性能預測，從而實現塑料3D列印領域更加可控的加工結果。本期，3D科學谷與谷友通過海克斯康旗下的復合材料和結構多尺度建模的仿真專家e-Xstream Engineering與全球性能工程熱塑性解決方案供應商DSM的合作來體會材料、仿真、3D列印的交互作用及共同促進。

材料與仿真的結合帶來簡單、快速的精確建模塑料復合材料。
來源：DSM
材料孿生過程仿真
對增強塑料部件的耐久性進行建模和預測非常複雜且具有挑戰性。這就是為什麼e-Xstream工程公司和DSM決定聯合起來並共同努力在Digimat平台中使用新方法和工作流程的原因。

塑料金字塔。來源：3D科學谷（www.3dsciencevalley.com)
DSM的高性能熱塑性解決方案和疲勞破壞機制的建模方法，以及e-Xstream的精確，便捷的仿真手段的結合，將使用戶有機會在Digimat中快速疊代建模結果。通過預測增強塑料部件的耐久性及其他性能，用戶免除了之前需要幾個月的疊代過程，而僅僅需要幾個小時，通過仿真手段減少試錯過程，從而避免了數百次的反覆測試所帶來的時間、財力的浪費。
3D科學谷了解到，Digimat仿真的主要價值包括：使DSM的最終用戶獲得輕量化的產品，降低成本並縮短產品上市時間，同時減少材料測試和原型製作要求。
DSM在Digimat運行的材料包括：
AkulonS223-HG，是一種聚醯胺66（尼龍66）材料,含有的填充物為50% 玻璃纖維增強材料。廣泛用於汽車，電子和電氣，家具和包裝等領域。在模製零件中，該材料在寬廣的溫度範圍和各種條件下提供了易於設計和加工的優異平衡，並具有出色的機械性能。

ForTiiAce MX53T，是一種填充物為50％玻璃纖維增強且具有突破性的耐高溫性能的PPA材料，適用於各種行業的苛刻結構應用，例如汽車行業中的外殼（EPS，致動器，傳感器），支架和替代壓鑄鋁的應用場合。該等級具有極高的耐化學性，適用於在高溫下需要高機械性能的應用。ForTii Ace MX53T可在-35°C至150°C的溫度範圍內保持極其堅固的零件性能。
而在3D列印方面，目前主要包括如下四款材料：
NOVAMID ID 1030，高質量的聚醯胺6 /聚醯胺66，其獨特的性能使在剛度，彈性模量和抗衝擊性能之間獲得了良好的平衡。NovamidID1030易於3D列印，零件具有出色的夾層強度和高表面質量。
Novamid ID 1030 -CF10，一種10％碳纖維增強的聚醯胺6 / 聚醯胺66燈絲，設計用於3D列印功能性原型和工業零件。其出色的機械性能和光滑的表面使其適合需要在高溫（HDT高達180°C）或堅固的機械性能的各種應用，在輕量化應用場景中占有一席之地。
Novamid ID 1070，一種高級聚醯胺6，由於獨特的共聚物技術而具有非常好的機械性能。該技術由於具有高結晶度和極高的中間層強度，可滿足製造堅固耐用的零件的要求。

Arnite的 ID 3040，Arnitel 功能極其豐富的高性能材料，具有耐衝擊性與優異的加工特性。Arnite ID 3040的熔點為255°C，非常適合廣泛的汽車，電氣和電子消費品應用。
增材製造正在迅速從原型發展為主流製造。最重要的推動因素之一是能夠預測3D列印零件的性能。DSM通過與e-Xstream Engineering的合作，可以設計和預測所需性能的可靠零件。正如視頻說提到的，
「Simulation tools enable better materials」，所以說另一方面，DSM也是仿真的直接受益者，通過仿真的結果反饋，進一步提升材料開發能力。
材料的數字孿生結合3D列印過程仿真實現對零件性能的預測。這是一個不斷進行數字與結果的反饋，仿真能力優化的過程。材料、仿真、3D列印的交互作用及共同促進的最終受益者，是整個3D列印行業。