所面臨的挑戰(zhàn)

Markforged 這家 3D 打印機制造公司的創(chuàng)立和發(fā)展是源自于一項突破性連續(xù)式碳纖維 3D 打印技術(shù)的成功發(fā)明和創(chuàng)新，該技術(shù)能夠以小批量快速加工出比金屬零件更堅固、更經(jīng)濟且具有生產(chǎn)級品質(zhì)的高強度零件。

實施后的效果

• 發(fā)明了連續(xù)式碳纖維 3D 打印技術(shù)
• 將硬件開發(fā)時間縮短至不足六個月
• 將 3D 打印精度提高至 50 微米以內(nèi)
• 前四年實現(xiàn)了爆炸式增長

三維設計 SolidWorks 3D CAD

SolidWorks 3D CAD 軟件除了設計、模擬、成本估算、可制造性檢查、CAM、可持續(xù)設計和數(shù)據(jù)管理等多種功能以外，還包含適用于鈑金，焊件，曲面，模具，產(chǎn)品配置，DFM和CAM的專業(yè)工具，同時擁有ECAD/MCAD協(xié)作，復雜的零部件庫以及高級真實感渲染。還具有結(jié)構(gòu)和運動分析功能，高級曲面平展，逆向工程以及電纜和管道布線功能。

Markforged 的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Greg Mark 是在需求的激勵下，發(fā)明出的世界首款連續(xù)碳纖維 3D 打印機。為賽車生產(chǎn)碳纖維翼板的工作經(jīng)歷促進他尋求更好的方法來生產(chǎn)碳纖維復合件。再加上工程師需要迅速得到高強度零件，這種必要的需求讓 Mark 萌生了將碳纖維生產(chǎn)與 3D 打印技術(shù)相結(jié)合的想法，而 Markforged 也就應運而生。

這款打印機能夠生產(chǎn)出強度與金屬相當并可最終使用的生產(chǎn)級零件，并以此打破了 3D 打印行業(yè)的現(xiàn)狀。其他 3D 打印機只能加工出強度較弱且主要用于制作原型的設計復制品，而 Markforged 打印機則能夠以更經(jīng)濟的價格，低批量加工出強度和金屬相當?shù)木芰慵?/p>

為了快速開發(fā)突破性技術(shù)、高效地設計新產(chǎn)品以及促進公司的成功發(fā)展，Markforged 需要一個可靠的 3D 開發(fā)平臺。該公司選擇了 SOLIDWORKS，并購入 SOLIDWORKS 設計以及 SOLIDWORKS Premium 設計和分析軟件，最近又實施了 SOLIDWORKS PDM 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 (PDM) 系統(tǒng)。

“選購 SOLIDWORKS 是件順理成章的事情，”Mark 強調(diào)道，“我們選擇 SOLIDWORKS 的原因在于我們相信它能夠帶來最大投資回報。我們已利用 SOLIDWORKS 實現(xiàn)了省時省錢效果，并提高了產(chǎn)品上市速度。由于這款軟件簡單易用而且很多大學都設有這門課題，因此我們很容易補充工程師，并能夠讓新工程師快速上手為公司做出貢獻。”

“SOLIDWORKS 是一款非常棒的 CAD 軟件包，因為它有效提高了我們的速度，”Mark 補充道，“在這個瞬息萬變的世界里，我們要在競爭中保持領(lǐng)先地位，必須要更加的靈活機動。SOLIDWORKS 是我們的重要差異優(yōu)勢，因為該軟件讓我們能夠保持敏捷的速度，而這在我們公司成長過程中，對于我們?nèi)〉贸晒χ陵P(guān)重要。”

提高自動式打印機的開發(fā)速度

利用 SOLIDWORKS，Markforged 將新產(chǎn)品開發(fā)周期縮短至六個月以內(nèi)，速度遠遠超過大多數(shù)技術(shù)硬件的開發(fā)周期（通常為一年或一年半）。“在我們所處的市場，速度以及高效地拿出合理的設計代表著一切，”Mark 解釋道，“它不僅涉及到快速設計，還涉及到以避免浪費時間或燒錢的方式制作原型、優(yōu)化設計以及調(diào)整設計。SOLIDWORKS 為我們帶來了難以置信的速度以及易于執(zhí)行更改的穩(wěn)定開發(fā)平臺。簡而言之，SOLIDWORKS 幫助我們以更少的時間實現(xiàn)了最佳設計。”

“SOLIDWORKS 支持我們的迭代工作流程，”高級機械工程師 Bennett Wilson 指出，“我們要處理大量的發(fā)明創(chuàng)造和原型制作工作，經(jīng)常一個零件在一天就能迭代五次之多。SOLIDWORKS 與我們的方法完美契合。事實上，我們會在 3D 打印機上打印我們使用 SOLIDWORKS 設計的零件，以便用于其他 3D 打印機，這種情況就是 3D 打印機為自己打印零件。”

利用仿真省時省錢、提高性能

除了用到 SolidWORKS 3D 設計功能外，Markforged 還充分運用了 SOLIDWORKS Premium 軟件中的仿真工具，這些工具不僅用于驗證設計，還用于優(yōu)化設計性能。舉例來說，Mark X 是該公司推出的一款型號最大也是最先進的 3D 打印機，精度可達到 50 微米或更佳。在該打印機的開發(fā)過程中，工程師需要將其打印平臺的尺寸增加一倍，還要在減輕重量的同時保持其強度和避免位移。

“Mark X 的打印平臺是我們之前設計的兩倍之多，但該平臺要求的剛性更高，負載時的撓曲量低于 3 微米，”Wilson 回憶道，“我們在 SOLIDWORKS Premium 中對采用了不同開槽方案的設計執(zhí)行了位移分析，以便減輕重量，直至找到剛度與重量的最佳組合。我們只用了數(shù)分鐘（而非幾個小時）時間就得到了這種最佳組合，并生產(chǎn)出了尺寸和剛度分別是之前版本的兩倍但重量幾乎與之相當?shù)拇蛴∑脚_。

運用 PDM 逐步提高開發(fā)速度

Markforged 于 2016 年實施了 SOLIDWORKS PDM 系統(tǒng)，以在公司的爆炸式增長中，支持、管理并保持迅捷的開發(fā)步伐。隨著公司發(fā)展以及工程師團隊的壯大，SOLIDWORKS PDM 軟件為該公司提供了所需的修訂控制、工作流程規(guī)范化以及數(shù)據(jù)管理工具，從而支持規(guī)模更大、更具協(xié)作性的開發(fā)方法。“對于我們來說，SOLIDWORKS PDM 是一款價值不可估量的工具，”Wilson 說道，“隨著產(chǎn)品數(shù)量和工程師人數(shù)的持續(xù)增長，很容易出現(xiàn)有人使用錯誤版本的情況。SOLIDWORKS PDM 可確保我們始終在正確的版本上工作，并可讓我們更頻繁、更高效地協(xié)作。”

Markforged 的創(chuàng)新循環(huán)仍在高速運轉(zhuǎn)。Markforged 即將推出用于金屬零件 3D 打印的 Metal X 打印機，該公司又一次通過快速的硬件開發(fā)周期，為眾多客戶帶來一種全新的生產(chǎn)工藝和打印機設計。

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