PanX 会颠覆 3D 打印模拟吗？

2024 年 6 月 6 日，南极熊获悉，初创公司 PanOptimization 正在开发用于增材制造模拟和优化的 PanX 软件，希望从根本上颠覆有限元分析 (FEA) 。



PanOptimization 是一家只有三个人的公司，没有过多的宣传，比较低调。创始人 Pan Michaleris 创立了 Pan Computing，并于 2016 年将其出售给拥有 30 年经验、热机械建模方面的权威 Autodesk。Pan Computing 的 FEA 求解器 CUBES 变成了 Netfabb Simulation，并被集成到 Fusion 中。另外两名员工是 Erik Denlinger 和 Tyler Nelson。 Erik Denlinger 研究定向能量沉积 (DED) 的热行为已有十年，是 Thermo-Mechanical Modeling of Additive Manufacturing (《增材制造的热机械建模》) 一书的编辑。Tyler Nelson 曾在 GE 研究中心和 GE 航空从事建模和仿真工作，他开发了 GE 航空的 SimComp 软件，并辅助开发了GE Amp 软件。

PanOptimization 无意快速扩大规模，希望保持“小而美”的状态，慢慢创建和改进产品，而不是快速逐利。在传统 FEA 领域，ANSYS、Altair、西门子、达索、COMSOL 等公司在行业和应用领域占据主导地位，全面展开竞争。PanOptimization 的目标是颠覆这一格局。PanX 软件旨在满足增材制造市场的需求，使用户能够在台式电脑上完成通常需要云或 HPC 系统才能完成的工作，同时还能高效地对零件进行网格划分和求解。



Velo3D 制造工程师 Daniel Driscoll 与 PanOptimization 密切合作，他表示：“PanX 软件能够按体积指定不同的工艺。Velo3D 在构建的各个区域使用截然不同的工艺，涉及不同的功率和由此产生的内置应力。如果没有这种能力，任何模拟工具都无法准确模拟使用 Velo3D 参数打印的部件。此外，相关分辨率下的模拟速度也至关重要——客户使用 Sapphire XC 打印大型复杂部件，因此，需要准确解析薄特征（小于 1 毫米），同时模拟直径为 600 毫米、高度达 1000 毫米的体积。传统的增材模拟软件工具要么将薄特征均匀化到严重影响准确性的程度，要么无法与商业实用的计算资源（即非专业 HPC/超级计算机）进行网格划分和运行，需要更好地平衡假设。Velo3D 与 PanOptimization 合作，在需要时增加模拟的复杂性；由于大型机器具有更高的沉积速率，因此模拟热方面的准确性对于构建成功至关重要，对于实现变形模拟中的任何准确性也至关重要。能够合理地将粉末纳入模拟中，而不是使用‘无限缓慢的散热器’，使我们能够复制因粉末体积滞留或相邻部件在局部产生较高热量而引起的热和变形问题。”

从可用性角度来看，大型打印机和大型部件让许多传统工具难以适用。这些部件（如火箭燃烧室）正是推动大型机器和多激光系统的核心部件。空军和新空间公司正在寻找他们想要快速制造的大型金属部件。一台价值 300 万美元的机器在一周内制造失败，代价高昂。然而，错过发射计划或让当地军事卫星机构失望，代价可能更大。正如 Daniel Driscoll 指出的那样，以前，用户需要一台超级计算机来执行许多此类计算。国防承包商也不太可能在 AWS 上弹出这些东西。创建具有所需细节量且实用的网格也至关重要。对于热交换器等复杂部件，粉末滞留也是一个重大的复杂性问题。

Mark Kirby 曾在劳斯莱斯、雷尼绍和滑铁卢大学从事航空航天和增材制造工作超过 36 年。他现在在 Tronosjet 工作，这是一家获得 AS9100D 认证的加拿大公司，能够批准和认证商用航空维修和更换。他也使用 PanX 软件。Mark Kirby  从小就使用 Delcam 和 Powermill，他从未见过他不想模拟的刀具路径。然而，在增材制造领域，许多人都“半途而废”，因为他们没有时间模拟 3D 打印部件。以前，他发现增材制造模拟“太慢、不准确，或者两者兼而有之，不切实际”。现在它可以在他的笔记本电脑上运行，除了减少错误之外，他还看到了该软件如何帮助他提高效率。

Mark Kirby 拥有三台 Renishaw 机器，主要用于钛、铜和铝制造。对他来说，PanX 很有价值，尤其是当它能让他补偿失真并检查重涂器干扰时；它还能帮助他寻找智能支持策略。他将 PanX 比作运行飞行前检查表，并在他所有构建的约 80% 中使用它。Mark Kirby 表示：”由于重新构建的成本太高，我们倾向于对零件进行过度支持，现在我们可以减少这种情况，预测构建中的其他问题（例如开裂）并寻找构建中的热点。可以快速迭代软件中的不同策略，以确定哪种策略最好。”



PanX 使用一种新颖的多网格建模方法，可以生成和求解由 5 亿个节点组成的 FEA 网格。PanOptimization 的目标是在提高计算灵敏度的同时得到高精度和高分辨率的结果；是提供一条 FEA 产品线，不仅可以作为“飞行前检查表”，还可以改善任何规模的构建结果。他们的多网格方法和作为知名市场新参与者的地位必将引起关注。PanOptimization 公司能否将 PanX 发展成一项颠覆性的业务？南极熊将持续关注。