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宾夕法尼亚州立大学硕士项目的学生通过Oqton的3DXpert和Geomagic软件获得AM专业知识

发布时间：2023/04/07
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【概要描述】宾夕法尼亚州立大学(Penn State)是增材制造(AM)技术研究和教育的领先学术机构之一，提供独特的增材制造和设计工程硕士(MEng AMD)项目。这个项目的独特之处在于，它可以通过宾夕法尼亚州立大学世界校区在线提供给在校学生和在职工程师。为了帮助学生成为技术专家，将有价值的am知识带到他们的工作场所，该计划将多学科的理论知识与在宾夕法尼亚州立大学AM设施中获得的实践经验相结合。所有学生(其中大部分在处于将AM纳入其设施的不同阶段的领先公司工作)都必须参加动手实验课程，在该课程中，他们将体验整个AM工作流程——从扫描到CAD、设计、构建准备、3D打印、检查到后处理。

“为实验室课程选择工具是一个真正的挑战，”增材制造和设计研究生项目主任兼直接数字沉积创新材料加工中心(CIMP-3D)联合主任Timothy W. Simpson教授说。“一方面，我们希望他们体验在工作场所会遇到的最专业的软件工具，并给他们良好的实践体验。另一方面，由于学生在校园里的时间非常有限，这些工具必须相对容易学习和使用，”辛普森教授补充道。

“我们发现了 3DXpert 教育版， Geomagic Design X，以及Geomagic Control X宾夕法尼亚州立大学机械工程助理教授Guha Manogharan博士说:“是最合适的软件解决方案，可以教我们的学生如何扫描模型，准备和优化打印，并检查它。”Manogharan教授补充道:“课程员工和学生都对3DXpert、Geomagic Design X和Geomagic Control X的功能和易用性印象深刻。

AM在行动:从概念到工作模型

实验室课程项目之一是打印一个工作的、基于金属的斯特林发动机，模拟现实世界中增强AM现有功能组件的例子。学生们使用Geomagic Design X等逆向工程软件扫描正常工作的斯特林发动机模型，作为起点，而不是从头开始，然后创建一个参数化的、基于特征的、可编辑的实体模型，并将其导入CAD系统。

通过/失败标准是实现一个工作模型，该工作模型匹配或超过原始模型的性能，如旋转RPM(每分钟转数),同时集成AM的优点，如零件合并和重量减轻。学生必须使用不同的激光速度和功率来实现先进的金属AM设计和制造技术，从体积晶格结构到后处理操作。

在3DXpert中准备和优化重新设计的Sterling发动机模型

宾夕法尼亚州立大学AM动手实验课程的项目大纲

学生们——Joseph Fisher、Ryan Henderson、Adnen Mezghani、Nicholas Nace和Nate Watson——完成了项目的以下步骤:

使用Geomagic Design X扫描工作中的Sterling模型和/或使用CMM(坐标测量机)进行逆向工程。
将参数模型数据上传到CAD软件中进行处理和设计更改。
已将原生CAD数据(B-rep)上传至3DXpert。
使用3DXpert执行可打印性检查并准备打印。
使用塑料3D打印机打印CAD模型的原型，以确认名义和组件特征是准确的，并获得概念证明。
使用3DXpert为金属3D打印准备和优化CAD模型:

a.已执行印刷适性检查

b.添加了在后处理过程中要移除的材料(加工偏移)。

c.为打印设置最佳零件方向。

d.使用网格结构以减少整体材料用量并提高美学吸引力。

e.设置支撑结构以消除变形。

f.通过添加标签定制零件。

g.设置打印参数并切片。

h.构建托盘上排列的部件。

I .送去印刷。

在位于宾夕法尼亚州立大学CIMP 3D实验室的3D Systems ProX DMP 320打印机上打印了钛(Ti6Al4V)和不锈钢(316L)的优化模型。
执行完成每个AM组件所需的后处理操作。
组装斯特林发动机部件。
使用Geomagic Control X等检查软件检查构建，以验证它是否与预期设计相匹配。
通过操作发动机并测量其性能，将AM模型与原始模型进行了比较。

3DXpert中重新设计的热交换器

3DXpert中重新设计的基于晶格的基础

项目成果

从这次练习中最重要的收获是清楚地理解了面向增材制造的设计(DfAM)的重要性，以及在交付印刷之前准备和优化模型的重要性。学生们体验了在设计阶段考虑AM因素以及设计决策对后处理操作的影响。

所有团队都达到了课程的及格标准，并通过使用比原来更少的零件来大幅减少体积和质量(重量)，从而大大整合了每个发动机设计中的零件。尽管学生们只有非常有限的时间来优化项目，并且在后处理操作方面几乎没有经验，但他们能够以更轻的重量、更少的零件和组装步骤实现与最初两个模型相匹配的性能结果。一个团队将零件数量减少了45.8%，重量减轻了43.3%。第二个团队将零件数量减少了21.8%，但重量却减轻了71.6%。

对于学生来说，通过真实场景为AM重新设计零件是一次很好的学习经历。当他们经历整个AM工作流程时，他们能够体会到AM软件中不同功能的关键作用。

学生们对3DXpert和Geomagic软件的功能印象深刻，他们的解决方案整合了AM的所有方面，如逆向工程、建模、设计、准备、优化和制造控制。

Guha Manogharan博士

宾夕法尼亚州立大学机械工程助理教授

他补充说，他们特别指出了以下能力:

能够快速生成复杂几何形状逆向工程零件的点云数据扫描。
一个主要优势是可以自由使用STEP或IGES等原生CAD格式，并将lattice直接应用于模型中的任何特征。当学生们不得不实现一些改变而不必从头开始建模时，他们学会了更加欣赏它。
能够创建支撑并控制支撑以实现所需的结果，例如最小化后处理和消除关键表面上的支撑。

随着对专业AM知识需求的不断增长，报名参加MEng AMD项目的学生数量也在不断增长，宾州州立大学将继续扩大使用 3DXpert, Geomagic Control X，以及 Geomagic Design X在它的课程中。

源文来自：opton

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宾夕法尼亚州立大学硕士项目的学生通过Oqton的3DXpert和Geomagic软件获得AM专业知识

分类：产业应用
发布时间：2023-04-07 10:23
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宾夕法尼亚州立大学(Penn State)是增材制造(AM)技术研究和教育的领先学术机构之一，提供独特的增材制造和设计工程硕士(MEng AMD)项目。这个项目的独特之处在于，它可以通过宾夕法尼亚州立大学世界校区在线提供给在校学生和在职工程师。为了帮助学生成为技术专家，将有价值的am知识带到他们的工作场所，该计划将多学科的理论知识与在宾夕法尼亚州立大学AM设施中获得的实践经验相结合。所有学生(其中大部分在处于将AM纳入其设施的不同阶段的领先公司工作)都必须参加动手实验课程，在该课程中，他们将体验整个AM工作流程——从扫描到CAD、设计、构建准备、3D打印、检查到后处理。

“为实验室课程选择工具是一个真正的挑战，”增材制造和设计研究生项目主任兼直接数字沉积创新材料加工中心(CIMP-3D)联合主任Timothy W. Simpson教授说。“一方面，我们希望他们体验在工作场所会遇到的最专业的软件工具，并给他们良好的实践体验。另一方面，由于学生在校园里的时间非常有限，这些工具必须相对容易学习和使用，”辛普森教授补充道。

“我们发现了 3DXpert 教育版， Geomagic Design X，以及Geomagic Control X宾夕法尼亚州立大学机械工程助理教授Guha Manogharan博士说:“是最合适的软件解决方案，可以教我们的学生如何扫描模型，准备和优化打印，并检查它。”Manogharan教授补充道:“课程员工和学生都对3DXpert、Geomagic Design X和Geomagic Control X的功能和易用性印象深刻。

AM在行动:从概念到工作模型

实验室课程项目之一是打印一个工作的、基于金属的斯特林发动机，模拟现实世界中增强AM现有功能组件的例子。学生们使用Geomagic Design X等逆向工程软件扫描正常工作的斯特林发动机模型，作为起点，而不是从头开始，然后创建一个参数化的、基于特征的、可编辑的实体模型，并将其导入CAD系统。

通过/失败标准是实现一个工作模型，该工作模型匹配或超过原始模型的性能，如旋转RPM(每分钟转数),同时集成AM的优点，如零件合并和重量减轻。学生必须使用不同的激光速度和功率来实现先进的金属AM设计和制造技术，从体积晶格结构到后处理操作。

在3DXpert中准备和优化重新设计的Sterling发动机模型

宾夕法尼亚州立大学AM动手实验课程的项目大纲

学生们——Joseph Fisher、Ryan Henderson、Adnen Mezghani、Nicholas Nace和Nate Watson——完成了项目的以下步骤:

使用Geomagic Design X扫描工作中的Sterling模型和/或使用CMM(坐标测量机)进行逆向工程。
将参数模型数据上传到CAD软件中进行处理和设计更改。
已将原生CAD数据(B-rep)上传至3DXpert。
使用3DXpert执行可打印性检查并准备打印。
使用塑料3D打印机打印CAD模型的原型，以确认名义和组件特征是准确的，并获得概念证明。
使用3DXpert为金属3D打印准备和优化CAD模型:

a.已执行印刷适性检查

b.添加了在后处理过程中要移除的材料(加工偏移)。

c.为打印设置最佳零件方向。

d.使用网格结构以减少整体材料用量并提高美学吸引力。

e.设置支撑结构以消除变形。

f.通过添加标签定制零件。

g.设置打印参数并切片。

h.构建托盘上排列的部件。

I .送去印刷。

在位于宾夕法尼亚州立大学CIMP 3D实验室的3D Systems ProX DMP 320打印机上打印了钛(Ti6Al4V)和不锈钢(316L)的优化模型。
执行完成每个AM组件所需的后处理操作。
组装斯特林发动机部件。
使用Geomagic Control X等检查软件检查构建，以验证它是否与预期设计相匹配。
通过操作发动机并测量其性能，将AM模型与原始模型进行了比较。

3DXpert中重新设计的热交换器

3DXpert中重新设计的基于晶格的基础

项目成果

从这次练习中最重要的收获是清楚地理解了面向增材制造的设计(DfAM)的重要性，以及在交付印刷之前准备和优化模型的重要性。学生们体验了在设计阶段考虑AM因素以及设计决策对后处理操作的影响。

所有团队都达到了课程的及格标准，并通过使用比原来更少的零件来大幅减少体积和质量(重量)，从而大大整合了每个发动机设计中的零件。尽管学生们只有非常有限的时间来优化项目，并且在后处理操作方面几乎没有经验，但他们能够以更轻的重量、更少的零件和组装步骤实现与最初两个模型相匹配的性能结果。一个团队将零件数量减少了45.8%，重量减轻了43.3%。第二个团队将零件数量减少了21.8%，但重量却减轻了71.6%。

对于学生来说，通过真实场景为AM重新设计零件是一次很好的学习经历。当他们经历整个AM工作流程时，他们能够体会到AM软件中不同功能的关键作用。

学生们对3DXpert和Geomagic软件的功能印象深刻，他们的解决方案整合了AM的所有方面，如逆向工程、建模、设计、准备、优化和制造控制。

Guha Manogharan博士

宾夕法尼亚州立大学机械工程助理教授

他补充说，他们特别指出了以下能力:

能够快速生成复杂几何形状逆向工程零件的点云数据扫描。
一个主要优势是可以自由使用STEP或IGES等原生CAD格式，并将lattice直接应用于模型中的任何特征。当学生们不得不实现一些改变而不必从头开始建模时，他们学会了更加欣赏它。
能够创建支撑并控制支撑以实现所需的结果，例如最小化后处理和消除关键表面上的支撑。

随着对专业AM知识需求的不断增长，报名参加MEng AMD项目的学生数量也在不断增长，宾州州立大学将继续扩大使用 3DXpert, Geomagic Control X，以及 Geomagic Design X在它的课程中。

源文来自：opton

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