高品質のパーツには最高の CAD/CAM が必要

CAD/CAM ソフトウェアを使用した製造における永遠の課題は、ビルダーが部品をより速く、より安価に、より良いものにする方法を常に支援する方法です。最新の CAD/CAM ソフトウェア リリースにより、開発者は、ジェネレーティブ デザイン機能、頻繁に使用されるショップ プロセスのより多くの自動化、付加製造の新興分野のためのより多くのツールなど、新しい機能を追加することによって、提供する製品を微調整し続けています。

さらに、非常に複雑な多軸機械では、機械加工プロセス中の壊滅的な衝突を回避するために工作機械要素の正確な計算が必要とされるため、シミュレーションはより重要になってきており、組み込みの可視化機能を提供する CAD/CAM が非常に望ましいものになっています。

これらの最新トレンドの中で、ジェネレーティブ デザインとアディティブ マニュファクチャリングが急速に最前線に押し出されています。テキサス州プラノに本拠を置く Siemens Digital Industries Software の NX 製品エンジニアリング担当シニア マーケティング ディレクターである Paul Brown 氏は、次のように述べています。 「これにより、CAD テクノロジーへの需要が高まり、エンジニアは新しい設計を探求し、新しい製造方法が提供するパワーと柔軟性を受け入れることができます。」

企業は依然として、製造サイクルを通じて設計を合理化しようとしています。ブラウン氏は、製造可能性のための設計 (DFM) や、設計されたものを作成および構築する能力に対する信頼を高めるためのチェックなどの分野に引き続き関心が寄せられていると述べています。

ジェネレーティブ アプローチの採用

ジェネレーティブ デザインは、メーカーがデザイン プロセスをスピードアップし、改良するのに役立っています。これは、より効率的な方法で部品を設計し、より製造しやすい部品を開発することを意味します。

「製造業者はより良い製品をより速く、より低コストで提供するというプレッシャーにこれまで以上にさらされており、反復、エラー、および納期を削減するために設計と製造プロセスを接続および自動化する必要性が重要になっています。 Fusion 360 の Go-to-Market Strategy は、カリフォルニア州サンラファエルに本拠を置く CAD/CAM ソフトウェアの開発者である Autodesk Inc. 向けです。

「業界の融合と新しい製造技術の組み合わせは、新たな自動化の機会を生み出しています」と Thakore 氏は、Manufacturing Engineering の 9 月号に掲載されたインタビューで述べています。 「複雑なデザインとエンジニアリングの課題は、Autodesk Fusion 360 に搭載されているジェネレーティブ デザイン テクノロジーにより、[従来のデザイン プロセスの] わずかなコストで解決できます。」

ジェネレーティブ デザインは、実際の製造上の制約、製品性能の要求、およびコスト要件に基づいて、複数の CAD 対応ソリューションを同時に生成する調査ツールです。 「エンジニアは、複数の材料と製造方法を考慮して設計空間を探索し、パフォーマンスとコスト要件のバランスを最適に保つオプションを選択できます」と彼は言いました。

一部の企業は、設計上の問題を解決するためにジェネレーティブ アプローチを使用し始めていると、Siemens の Brown 氏は述べています。 「これにより、問題を解決するために代替の形状や素材を探求する機会が増えます。」課題は、それを従来のプロセスに統合する方法です。 「Convergent Modeling により、コア モデリング ジオメトリとしてシミュレーションと最適化の結果であるジェネレーティブ デザインを使用できるようにするテクノロジが得られ、これを従来のモデリングおよび製造技術と組み合わせることができます」と Brown 氏は述べています。

これは、格子構造などの従来の製造技術では作成できない形状やアプローチを可能にするアディティブ マニュファクチャリングの使用によってさらに促進されます。これらはコンポーネントの重量を大幅に削減しますが、剛性やその他の要因の機械的特性を維持します。

「CNC プログラミング機能を統合することは、アディティブ マニュファクチャリングの工業化を可能にする完成部品の製造に不可欠です」と Brown 氏は述べています。 「これらのタイプの統合技術の使用は、最初のプロトタイプから大量生産へと徐々に拡大しています。これがシーメンスの焦点です。」彼は、同社は、ジョブ サイズ 1 から 1,000 までの産業規模で AM を実現する方法を検討していると述べました。

マサチューセッツ州ニーダムにある Open Mind Technologies USA Inc. のマネージング ディレクターであり、hyperMILL CAD/CAM ソフトウェアの開発者である Alan Levine 氏は、ジェネレーティブ デザイン技術によって高度に有機的な形状が生成されると述べています。 「これらの形状は、従来のフライス加工技術または追加技術で製造される可能性があります」と彼は言いました。 「アディティブ技術を使用する場合、目的の表面仕上げ品質を達成するための二次プロセスとしてミリングが一般的に使用されます。」

Levine 氏によると、機械加工部品の優れた表面仕上げには、CAM システムの正確な設定、高品質のツールホルダー、正確な工作機械が必要です。 「ほとんどの CAM システムは、一般的に、モデル サーフェス トポロジの上に近似メッシュを使用します。この方法の利点は、CAD システムまたは CAD トランスレータがサーフェス エンティティをどのように定義するかに関係なく、計算プロセスが統一されていることです」と Levine 氏は述べています。 Open Mind は最近、パーツの表面を直接機械加工する高精度モデルを追加し、表面の品質を向上させました。

アディティブの急速な成長

付加的なアプリケーションを扱うための新しい技術は急速に成長しており、特に指向性エネルギー (粉末またはワイヤー) 堆積用の CAM システム内の技術が急速に成長しています、と Levine 氏は付け加えました。 「一部の CAM ベンダーは、この市場の可能性に対処するために、新しい添加剤戦略、またはパウダー ベッド システムに適用された技術の修正を行っています」と Levine 氏は述べています。 「後者を使用すると、ツールパス戦略が何らかの形で制限されます。 Open Mind は、ほぼすべてのフライス加工ツールパスをアディティブに適合できるようにするアディティブ プログラミング プロセスを開発し、この市場に必要な追加の技術を組み込みました。これにより、ユーザーは、必要に応じて 5 軸制御だけでなく、2D および 3D ツールパス戦略を含むプログラミング プロセスを自由に作成できます。」

アディティブ マニュファクチャリングとハイブリッド マニュファクチャリング (同じマシンでのアディティブとサブトラクティブ) の人気が高まっています。なんで？金属のほとんどのアディティブ プロセスでは、適切な表面仕上げが得られません。ハイブリッド ソリューションにより、追加部分を生成したのと同じマシンとセットアップでミリング仕上げを行うことができます。

「これらのマシンは、エンド ユーザーにとって興味深いものです。 Open Mind は、指向性エネルギー堆積の開発に基づく付加製造プロセスで積極的に取り組んでいます」と Levine 氏は述べています。使用には、機械パートナー、大学および研究活動によるデモンストレーションが含まれ、また、金属のアディティブおよびハイブリッド機械加工に取り組んでいる一部のアーリー アダプターの産業エンド ユーザーも含まれると彼は付け加えました。

ESPRIT CAM ソフトウェアの開発者である DP Technology Corp. (カリフォルニア州カマリロ) のエグゼクティブ バイス プレジデントである Chuck Mathews 氏は、次のように述べています。 「例として、ESPRIT Additive for Direct Energy Deposition はフルスペクトルの ESPRIT CAM システム内で利用でき、1 つの統合ソリューションでアディティブおよびサブトラクティブ プロセスのプログラミング、最適化、およびシミュレーションを提供します。」

Mathews 氏によると、ESPRIT のアディティブ アプリは、マルチタスク、マルチファンクション、マルチチャンネル、ミルターン、アディティブおよびサブトラクティブの工作機械向けのプログラミングを提供します。アディティブ プロセスとサブトラクティブ プロセスは、単一のインターフェイス内で一緒にプログラム、最適化、およびシミュレートされます。

アディティブ マニュファクチャリングは、従来のサブトラクティブ手法にはない設計の自由度をユーザーに与えるため、ほぼすべての CAD/CAM 製品にアディティブ技術が採用されています。

「これらの新しい技術は、過去にはできなかった部品を作成する革新的な方法を切り開いてきました」と、CNC Software Inc. のシニア マーケット アナリストである Ben Mund 氏は述べています。 「インプロセスのサブトラクティブ マニュファクチャリングで得られた高精度の表面をアディティブ技術と組み合わせることで、両方のプロセスの最良の結果を得ることができます」と Mund 氏は述べています。

CAD/CAM ソフトウェアは、エンジニアが同様のツールを使用して、減法と同様に加法プロセスを制御できるようにする必要があります。 Mund 氏は、ソフトウェア ユーザーが製造プロセスのすべての側面を制御できるようにするために、3D ネスティングや最適化された部品の向きなどの技術と共に、サポート材料、段階的な材料定義などの機能を探すと述べました。

「アディティブ マニュファクチャリングは 3D Systems の伝統の一部であり、この業界ではアディティブ マニュファクチャリングとサブトラクティブ マニュファクチャリングを組み合わせて統合したものが数多く見られます。 Systems Inc., Rock Hill, S.C. 「これらのワークフローがより一般的になるにつれ、プログラマーがこれらのテクノロジーを効率的に接続できるようにする必要があるプログラミング ソフトウェアに対する顧客の期待に影響を与えています。当社の 3DXpert 製品は主にアディティブ ワークフローに特化しており、全社的な CAD 経験をサポートとラティス生成に活用し、サブトラクティブ マシニングの専門知識を高度なスライシング エンジンとポスト プリント加工に活用しています。」

Remenak 氏によると、GibbsCAM チームはここ数年、CNC マシン ベンダーや研究者と協力して、ハイブリッド サブトラクティブおよびデポジション アディティブ マシンをプログラミングするための専用技術を開発してきました。

迅速な生産のための戦略

機械加工の「パンとバター」は、部品を高品質で、多くの場合大量に、時間どおりに常に作成するために、迅速で正確な結果を必要とする製造現場のユーザーのために、頻繁に使用される機能を自動化することにあるかもしれません。これらの目標の鍵となるのは、部品プログラムが適切に実行され、コストのかかる衝突が発生しないことを保証することでショップを活気づけるイン CAD シミュレーションと、「CAD for CAM」と呼ばれ、ユーザーにナッツを提供する CAD ツールのやや平凡な領域です。 -パーツをすばやく作成するために必要なボルト オプション。

CNC Software の Mund 氏は次のように述べています。 「それが私たちの一番の目標です。ユーザーが Mastercam 内でゼロから複雑なパーツを作成した場合でも、別の CAD システムで生成されたパーツの問題領域を分析して修復する必要がある場合でも、ワイヤーフレーム、サーフェス作成、およびソリッド ツールのスイートを使用して、すべてを機械ですぐに使用できるようにすることができます。遅滞なく。」

Mund 氏によると、CAD/CAM 設計に影響を与える要因はいくつかありますが、そのほとんどはイノベーション、コストの削減、市場投入までの時間の短縮、効率の向上に関係しています。 「私たちは、Mastercam CAD ツール スイート内でより多くのことを可能にする新しいツールを開発するために、作業中の部品に関するお客様のニーズと、お客様が直面する可能性のある問題に常に耳を傾けています」と Mund 氏は述べています。 「ユーザーが製造プロセスをサポートするために新しい部品を作成したり、インポートした部品を編集したりするのが早ければ早いほど、それをプログラミングして機械で切断するのも速くなります。

市場投入までの時間を短縮することが重要である、と彼は付け加えました。 「当社の CAD ツールを使用して Mastercam 内で多くの調整を行うことができるため、元の CAD システムに戻す時間と費用を節約できます。この場合、CAM プログラマーは、治具の設計、一時的なインプロセス ジオメトリの構築、または元の CAD ファイルの問題の修復など、機械加工プロセスをサポートする変更を加えることができます。

「効率性とは、マシンに向けてパーツを準備するという目標に向かってすべてのツールを使用することを意味します。ワイヤフレーム、サーフェス、およびソリッドはすべて、その 1 つの目的のために連携します」と Mund 氏は続けます。最後に、接続性が重要です。 「CAD の世界では、これは、IGES や STEP などの業界標準形式と、SAT、DXF、DWG、X_T などの一般的な独自形式をサポートするすべての CAD モデラーからパーツを読み込むことを意味します。」

彼はまた、Mastercam パーツ ファイル内の CAD モデルが CAM 情報に関連付けられていることを意味すると考えています。モデルを変更すると、ツールパスが認識され、ゼロから始めることなく簡単に更新できます。

他のベンダーは、従来の CAM ユーザーを対象とした CAD に対して同様のアプローチをとっています。 「Open Mind は、hyperCAD-S 基盤 (hyperMILL 内) を CAD-for-CAM モジュールとして設計しました。一般的な CAD システムが常に CAM ユーザーに最高のユーザー エクスペリエンスを提供するとは限りません」と Levine 氏は述べています。 「hyperCAD-S の焦点は、CAM システムの駆動に必要な機能を簡素化することです。例としては、境界の選択、面の延長、同一平面や同軸などのフィルターの選択、および必要に応じてサーフェスを修復および再調整するその他の機能があります。」

Open Mind はさらに進んで、CAM ユーザー向けに事前に定義された一連の CAD ユーティリティを提供し、CAM 戦略内で、基本的な選択を必要としない、と彼は付け加えました。

「たとえば、金型業界では、成形プロセス中のばりを回避するために、コアとキャビティの形状を合わせるためのシャープなエッジが重要です」と Levine 氏は述べています。 「クリーンなエッジを実現し、カッターがエッジを転がるのを防ぐには、これらの面を拡張し、カッターを部品に適切に取り付けたり取り外したりすることをお勧めします。」

hyperMILL の Z レベル形状仕上げモジュールには、自動接線延長機能が含まれており、ユーザーがこのプロセスを合理化できます。その結果、面倒な選択や CAM プログラミング プロセスの余分なステップを必要とせずに、表面とエッジを機械加工できます。

複雑な多軸加工の場合、シミュレーションは必須であり、CAD 内シミュレーションは、市場に出回っている高価なサードパーティ製シミュレーションと比較して一般的になっています。 GibbsCAM の Remenak 氏は、次のように述べています。 「マシン ショップは、最高のプログラミング効率、最高のオンマシン生産性、実績のある信頼できるポスト プロセッサを備えた最強の検証ツールを提供できるソフトウェアの取得に重点を置いています。」

後処理 Nixes 迂回路

適切な後処理、または他の製造ソフトウェア ソリューションと連携する完全な CAD/CAM がなければ、ユーザーは予期せぬ回り道をすることになります。 DP Technology の Mathews 氏は次のように述べています。 「プログラミングに関する質問に迅速かつ正確に回答し、システムが優れたコードを生成すると、プログラミングが簡素化され、マシンの稼働率が向上し、セットアップ時間とサイクル時間の両方が短縮されます。」

DP Technology は利用可能な最高の後処理と技術サポートを提供することを推進していると彼は主張し、次のように付け加えています。機械加工された最適化された、編集不要の G コードです」と Mathews 氏は述べています。 DP Technology は、ESPRIT アプリケーション エンジニアの専任チームを通じて、北米の顧客に工場直接トレーニングと技術サポートを提供することで、ESPRIT をバックアップしています。

ワンストップ ショッピング

完全なパッケージは、CAD/CAM のワンストップ ショッピング、CAD/CAM と検査および計測、または PLM、E​​RP、および MES ソリューションとの組み合わせを求めるユーザーを引き付けることができます。

Hexagon Manufacturing Intelligence の南北アメリカ地域ディレクター、プロダクション ソフトウェアの Nick Spurrett 氏は、次のように述べています。 、ロードアイランド州ノースキングスタウン 「彼らの要求は、MES ソリューションから、工作機械の完全な検証に至るソリューションまで、すべてを表しています。 NCSIMUL と WORKPLAN の追加により、Hexagon Production Software は、これらの最新のトレンドに対応するために当社のビジネスを調整しています。」

Hexagon Manufacturing Intelligence は最近、数年前に Hexagon に買収された Vero Software の複数の CAD/CAM タイトルと、ハイエンドの NCSIMUL で構成される Production Software ポートフォリオを構成するデジタル プロダクション ソリューションのデモを展示しました。 Hexagon の従来の検査ソリューションとともに、シミュレーションおよび検証パッケージを提供します。

Spurrett 氏は、新しく統合されたラインナップについて、次のように述べています。 「また、あらゆる工具形状に対応する 5 軸加工を導入して、高度なツールフォーム テクノロジーを提供しています。」彼は、バレル、楕円形、放物線、または任意の形状などの 5 軸ツール形状を、負のオフセット (許容値) を含めてパーツ サーフェス上で計算できることを指摘しました。

「製造のための設計は、過去 12 か月間に立ち上げた重要なソリューションの 1 つです」と Spurrett 氏は付け加えました。 「当社は、受け取った CAD データを活用したい企業、または機械工場や CNC プログラマーが活用できる CAD 環境で作業したい企業向けに、CAM 用の CAD またはマシン ショップ用の CAD ソリューションを提供しています。製造を行うために特に必要なタイプの機能を提供します。ダイレクト モデリングを使用すると、ユーザーはモデルの一部を押したり引いたりすることで、ユーザーが適切と考えるようにジオメトリを直接変更できます。」