PanX 會(huì)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(kāi)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(gè)人的公司，沒(méi)有過(guò)多的宣傳，比較低調(diào)。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(jīng)驗(yàn)、熱機(jī)械建模方面的權(quán)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(jī)械建模》) 一書(shū)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(kāi)發(fā)了 GE 航空的 SimComp 軟件，并輔助開(kāi)發(fā)了GE Amp 軟件。

PanOptimization 無(wú)意快速擴(kuò)大規(guī)模，希望保持“小而美”的狀態(tài)，慢慢創(chuàng)建和改進(jìn)產(chǎn)品，而不是快速逐利。在傳統(tǒng) FEA 領(lǐng)域，ANSYS、Altair、西門(mén)子、達(dá)索、COMSOL 等公司在行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，全面展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。PanOptimization 的目標(biāo)是顛覆這一格局。PanX 軟件旨在滿足增材制造市場(chǎng)的需求，使用戶能夠在臺(tái)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(shí)還能高效地對(duì)零件進(jìn)行網(wǎng)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(gòu)建的各個(gè)區(qū)域使用截然不同的工藝，涉及不同的功率和由此產(chǎn)生的內(nèi)置應(yīng)力。如果沒(méi)有這種能力，任何模擬工具都無(wú)法準(zhǔn)確模擬使用 Velo3D 參數(shù)打印的部件。此外，相關(guān)分辨率下的模擬速度也至關(guān)重要——客戶使用 Sapphire XC 打印大型復(fù)雜部件，因此，需要準(zhǔn)確解析薄特征（小于 1 毫米），同時(shí)模擬直徑為 600 毫米、高度達(dá) 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(yán)重影響準(zhǔn)確性的程度，要么無(wú)法與商業(yè)實(shí)用的計(jì)算資源（即非專(zhuān)業(yè) HPC/超級(jí)計(jì)算機(jī)）進(jìn)行網(wǎng)格劃分和運(yùn)行，需要更好地平衡假設(shè)。Velo3D 與 PanOptimization 合作，在需要時(shí)增加模擬的復(fù)雜性；由于大型機(jī)器具有更高的沉積速率，因此模擬熱方面的準(zhǔn)確性對(duì)于構(gòu)建成功至關(guān)重要，對(duì)于實(shí)現(xiàn)變形模擬中的任何準(zhǔn)確性也至關(guān)重要。能夠合理地將粉末納入模擬中，而不是使用‘無(wú)限緩慢的散熱器’，使我們能夠復(fù)制因粉末體積滯留或相鄰部件在局部產(chǎn)生較高熱量而引起的熱和變形問(wèn)題�！�

從可用性角度來(lái)看，大型打印機(jī)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(dòng)大型機(jī)器和多激光系統(tǒng)的核心部件。空軍和新空間公司正在尋找他們想要快速制造的大型金屬部件。一臺(tái)價(jià)值 300 萬(wàn)美元的機(jī)器在一周內(nèi)制造失敗，代價(jià)高昂。然而，錯(cuò)過(guò)發(fā)射計(jì)劃或讓當(dāng)?shù)剀娛滦l(wèi)星機(jī)構(gòu)失望，代價(jià)可能更大。正如 Daniel Driscoll 指出的那樣，以前，用戶需要一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行許多此類(lèi)計(jì)算。國(guó)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(xì)節(jié)量且實(shí)用的網(wǎng)格也至關(guān)重要。對(duì)于熱交換器等復(fù)雜部件，粉末滯留也是一個(gè)重大的復(fù)雜性問(wèn)題。

Mark Kirby 曾在勞斯萊斯、雷尼紹和滑鐵盧大學(xué)從事航空航天和增材制造工作超過(guò) 36 年。他現(xiàn)在在 Tronosjet 工作，這是一家獲得 AS9100D 認(rèn)證的加拿大公司，能夠批準(zhǔn)和認(rèn)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(jiàn)過(guò)他不想模擬的刀具路徑。然而，在增材制造領(lǐng)域，許多人都“半途而廢”，因?yàn)樗麄儧](méi)有時(shí)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(zhǔn)確，或者兩者兼而有之，不切實(shí)際”�，F(xiàn)在它可以在他的筆記本電腦上運(yùn)行，除了減少錯(cuò)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(tái) Renishaw 機(jī)器，主要用于鈦、銅和鋁制造。對(duì)他來(lái)說(shuō)，PanX 很有價(jià)值，尤其是當(dāng)它能讓他補(bǔ)償失真并檢查重涂器干擾時(shí)；它還能幫助他尋找智能支持策略。他將 PanX 比作運(yùn)行飛行前檢查表，并在他所有構(gòu)建的約 80% 中使用它。Mark Kirby 表示：”由于重新構(gòu)建的成本太高，我們傾向于對(duì)零件進(jìn)行過(guò)度支持，現(xiàn)在我們可以減少這種情況，預(yù)測(cè)構(gòu)建中的其他問(wèn)題（例如開(kāi)裂）并尋找構(gòu)建中的熱點(diǎn)�？梢钥焖俚�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(wǎng)格建模方法，可以生成和求解由 5 億個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的 FEA 網(wǎng)格。PanOptimization 的目標(biāo)是在提高計(jì)算靈敏度的同時(shí)得到高精度和高分辨率的結(jié)果；是提供一條 FEA 產(chǎn)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(gòu)建結(jié)果。他們的多網(wǎng)格方法和作為知名市場(chǎng)新參與者的地位必將引起關(guān)注。PanOptimization 公司能否將 PanX 發(fā)展成一項(xiàng)顛覆性的業(yè)務(wù)？南極熊將持續(xù)關(guān)注。