PanX 會顛覆 3D 打印模擬嗎？

2024 年 6 月 6 日，南極熊獲悉，初創(chuàng)公司 PanOptimization 正在開發(fā)用于增材制造模擬和優(yōu)化的 PanX 軟件，希望從根本上顛覆有限元分析 (FEA) 。



PanOptimization 是一家只有三個人的公司，沒有過多的宣傳，比較低調。創(chuàng)始人 Pan Michaleris 創(chuàng)立了 Pan Computing，并于 2016 年將其出售給擁有 30 年經驗、熱機械建模方面的權威 Autodesk。Pan Computing 的 FEA 求解器 CUBES 變成了 Netfabb Simulation，并被集成到 Fusion 中。另外兩名員工是 Erik Denlinger 和 Tyler Nelson。 Erik Denlinger 研究定向能量沉積 (DED) 的熱行為已有十年，是 Thermo-Mechanical Modeling of Additive Manufacturing (《增材制造的熱機械建?！? 一書的編輯。Tyler Nelson 曾在 GE 研究中心和 GE 航空從事建模和仿真工作，他開發(fā)了 GE 航空的 SimComp 軟件，并輔助開發(fā)了GE Amp 軟件。

PanOptimization 無意快速擴大規(guī)模，希望保持“小而美”的狀態(tài)，慢慢創(chuàng)建和改進產品，而不是快速逐利。在傳統(tǒng) FEA 領域，ANSYS、Altair、西門子、達索、COMSOL 等公司在行業(yè)和應用領域占據主導地位，全面展開競爭。PanOptimization 的目標是顛覆這一格局。PanX 軟件旨在滿足增材制造市場的需求，使用戶能夠在臺式電腦上完成通常需要云或 HPC 系統(tǒng)才能完成的工作，同時還能高效地對零件進行網格劃分和求解。



Velo3D 制造工程師 Daniel Driscoll 與 PanOptimization 密切合作，他表示：“PanX 軟件能夠按體積指定不同的工藝。Velo3D 在構建的各個區(qū)域使用截然不同的工藝，涉及不同的功率和由此產生的內置應力。如果沒有這種能力，任何模擬工具都無法準確模擬使用 Velo3D 參數打印的部件。此外，相關分辨率下的模擬速度也至關重要——客戶使用 Sapphire XC 打印大型復雜部件，因此，需要準確解析薄特征（小于 1 毫米），同時模擬直徑為 600 毫米、高度達 1000 毫米的體積。傳統(tǒng)的增材模擬軟件工具要么將薄特征均勻化到嚴重影響準確性的程度，要么無法與商業(yè)實用的計算資源（即非專業(yè) HPC/超級計算機）進行網格劃分和運行，需要更好地平衡假設。Velo3D 與 PanOptimization 合作，在需要時增加模擬的復雜性；由于大型機器具有更高的沉積速率，因此模擬熱方面的準確性對于構建成功至關重要，對于實現(xiàn)變形模擬中的任何準確性也至關重要。能夠合理地將粉末納入模擬中，而不是使用‘無限緩慢的散熱器’，使我們能夠復制因粉末體積滯留或相鄰部件在局部產生較高熱量而引起的熱和變形問題?！?br />
從可用性角度來看，大型打印機和大型部件讓許多傳統(tǒng)工具難以適用。這些部件（如火箭燃燒室）正是推動大型機器和多激光系統(tǒng)的核心部件?？哲姾托驴臻g公司正在尋找他們想要快速制造的大型金屬部件。一臺價值 300 萬美元的機器在一周內制造失敗，代價高昂。然而，錯過發(fā)射計劃或讓當地軍事衛(wèi)星機構失望，代價可能更大。正如 Daniel Driscoll 指出的那樣，以前，用戶需要一臺超級計算機來執(zhí)行許多此類計算。國防承包商也不太可能在 AWS 上彈出這些東西。創(chuàng)建具有所需細節(jié)量且實用的網格也至關重要。對于熱交換器等復雜部件，粉末滯留也是一個重大的復雜性問題。

Mark Kirby 曾在勞斯萊斯、雷尼紹和滑鐵盧大學從事航空航天和增材制造工作超過 36 年。他現(xiàn)在在 Tronosjet 工作，這是一家獲得 AS9100D 認證的加拿大公司，能夠批準和認證商用航空維修和更換。他也使用 PanX 軟件。Mark Kirby  從小就使用 Delcam 和 Powermill，他從未見過他不想模擬的刀具路徑。然而，在增材制造領域，許多人都“半途而廢”，因為他們沒有時間模擬 3D 打印部件。以前，他發(fā)現(xiàn)增材制造模擬“太慢、不準確，或者兩者兼而有之，不切實際”?，F(xiàn)在它可以在他的筆記本電腦上運行，除了減少錯誤之外，他還看到了該軟件如何幫助他提高效率。

Mark Kirby 擁有三臺 Renishaw 機器，主要用于鈦、銅和鋁制造。對他來說，PanX 很有價值，尤其是當它能讓他補償失真并檢查重涂器干擾時；它還能幫助他尋找智能支持策略。他將 PanX 比作運行飛行前檢查表，并在他所有構建的約 80% 中使用它。Mark Kirby 表示：”由于重新構建的成本太高，我們傾向于對零件進行過度支持，現(xiàn)在我們可以減少這種情況，預測構建中的其他問題（例如開裂）并尋找構建中的熱點。可以快速迭代軟件中的不同策略，以確定哪種策略最好。”



PanX 使用一種新穎的多網格建模方法，可以生成和求解由 5 億個節(jié)點組成的 FEA 網格。PanOptimization 的目標是在提高計算靈敏度的同時得到高精度和高分辨率的結果；是提供一條 FEA 產品線，不僅可以作為“飛行前檢查表”，還可以改善任何規(guī)模的構建結果。他們的多網格方法和作為知名市場新參與者的地位必將引起關注。PanOptimization 公司能否將 PanX 發(fā)展成一項顛覆性的業(yè)務？南極熊將持續(xù)關注。