PanX は 3D プリントシミュレーションに革命を起こすでしょうか?

2024年6月6日、Antarctic Bearは、スタートアップ企業PanOptimizationが有限要素解析（FEA）を根本的に覆すことを目指して、積層造形シミュレーションと最適化のためのPanXソフトウェアを開発していることを知りました。

PanOptimization は 3 人だけの会社です。あまり宣伝もされず、比較的控えめな会社です。創設者の Pan Michaleris 氏は Pan Computing を設立し、2016 年に 30 年の経験を持つ熱機械モデリングの権威である Autodesk に売却しました。 Pan Computing の FEA ソルバー CUBES は Netfabb Simulation となり、Fusion に統合されました。他の2人の従業員はErik Denlinger氏とTyler Nelson氏です。 Erik Denlinger 氏は、10 年間にわたり指向性エネルギー堆積 (DED) の熱挙動を研究しており、 『Thermo-Mechanical Modeling of Additive Manufacturing』という書籍の編集者でもあります。 Tyler Nelson は、GE Research および GE Aviation でモデリングとシミュレーションに携わり、GE Aviation の SimComp ソフトウェアを開発し、GE Amp ソフトウェアの開発を支援しました。

PanOptimization は、急速に拡大する意図はなく、利益を急いで追求するのではなく、ゆっくりと製品を作り、改善しながら、「小さくて美しい」ままでいることを望んでいます。従来の FEA 分野では、ANSYS、Altair、Siemens、Dassault、COMSOL などの企業が業界とアプリケーション領域を支配し、全面的に競争しています。 PanOptimization は、この状況を打破することを目指しています。積層造形市場のニーズを満たすように設計された PanX ソフトウェアを使用すると、ユーザーは、通常はクラウドまたは HPC システムを必要とするタスクをデスクトップコンピューターで実行しながら、効率的にパーツのメッシュ作成と解析を行うことができます。

PanOptimization と緊密に連携している Velo3D の製造エンジニアである Daniel Driscoll 氏は、次のように述べています。「 PanX ソフトウェアには、ボリュームごとに異なるプロセスを指定する機能があります。Velo3D は、ビルドのさまざまな領域で非常に異なるプロセスを使用しており、さまざまな電力とその結果生じる内蔵応力が関係しています。この機能がなければ、Velo3D パラメータを使用して印刷された部品を正確にシミュレートできるシミュレーションツールはありません。さらに、関連する解像度でのシミュレーション速度が重要です。お客様は Sapphire XC を使用して大型で複雑な部品を印刷するため、直径 600 mm、高さ最大 1000 mm のボリュームをシミュレートしながら、薄いフィーチャ (1 mm 未満) を正確に解決する必要があります。従来の付加的シミュレーションソフトウェアツールは、薄いフィーチャを均質化して精度に重大な影響を与えるか、市販のコンピューティングリソース (つまり、非専用 HPC/スーパーコンピューター) でメッシュ化して実行できないため、より適切な仮定のバランスが必要です。」 Velo3D と PanOptimization 「必要に応じて、シミュレーションの複雑さを増すために協力して作業しています。大型マシンの堆積速度が速いため、シミュレーションの熱的側面の精度は、ビルドの成功と変形シミュレーションの精度の達成に不可欠です。『無限に遅いヒートシンク』を使用するのではなく、粉末をシミュレーションに合理的に組み込むことができるため、粉末の体積閉じ込めや隣接部品での局所的な発熱の増加によって引き起こされる熱および変形の問題を再現できます。」

使いやすさの観点から見ると、大型のプリンターや大型の部品により、多くの従来のツールが使いにくくなります。ロケットの燃焼室などのこれらのコンポーネントは、大型機械やマルチレーザーシステムに電力を供給するまさに中核コンポーネントです。空軍とニュースペースは、迅速に製造したい大型金属部品を探しています。製造後1週間以内に故障した300万ドルの機械は、大きな損失でした。しかし、打ち上げスケジュールに間に合わなかったり、地元の軍事衛星機関を失望させたりすれば、はるかに大きな損失が生じる可能性がある。ダニエル・ドリスコル氏が指摘するように、以前は、ユーザーはこれらの計算の多くを実行するためにスーパーコンピューターを必要としていました。また、防衛関連請負業者が AWS 上でこれらのものを立ち上げる可能性も低いでしょう。必要な量の詳細を持ち、実用的なメッシュを作成することも重要です。熱交換器などの複雑な部品の場合、粉末の滞留も大きな問題となります。

マーク・カービーは、ロールス・ロイス、レニショー、ウォータールー大学で 36 年以上にわたり航空宇宙および積層造形分野で働いてきました。彼は現在、商業航空の修理と交換の承認と認証を行う AS9100D 認定を受けたカナダの会社 Tronosjet で働いています。彼は PanX ソフトウェアも使用しています。 Mark Kirby 氏は子供の頃から Delcam と Powermill を使用しており、シミュレーションしたくないツールパスを見たことはありません。しかし、3D プリントされた部品をシミュレーションする時間がないために、積層造形の分野では多くの人が挫折しています。以前、彼は付加製造シミュレーションが「あまりにも遅い、不正確、またはその両方で実用的ではない」と感じていました。今では、このソフトウェアが自分のラップトップ上で実行されており、エラーの削減に加えて、ソフトウェアが効率化にどのように役立つかを彼は理解しています。

マーク・カービーは、主にチタン、銅、アルミニウムの加工用に 3 台の Renishaw マシンを所有しています。彼にとって、PanX は、特に歪みを補正し、リコーターの干渉をチェックできるため、貴重なものです。また、スマートなサポート戦略を見つけるのにも役立ちます。彼は PanX を飛行前のチェックリストを実行することに例え、すべてのビルドの約 80 パーセントでそれを使用しています。マーク・カービー氏は次のように語っています。「再構築はコストがかかりすぎるため、部品のサポートを過剰に行う傾向がありますが、今ではそのコストを削減し、ビルド中のその他の問題 (ひび割れなど) を予測し、ビルド中のホットスポットを探すことができます。ソフトウェアでさまざまな戦略をすばやく繰り返して、どれが最適かを確認できます。」

PanX は、5 億個のノードで構成される FEA メッシュを生成および解決できる、新しいマルチメッシュモデリングアプローチを使用します。 PanOptimization の目標は、計算感度を高めながら高精度かつ高解像度の結果を達成することであり、「飛行前チェックリスト」として機能するだけでなく、あらゆるサイズのビルドの結果を改善する FEA 製品ラインを提供することです。彼らのマルチグリッドアプローチと、確立された市場における新規プレーヤーとしての立場は、間違いなく注目を集めるでしょう。 PanOptimization は PanX を破壊的なビジネスに変えることができるでしょうか?南極のクマは引き続き注意を払うでしょう。

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