增材制造工藝作為近年來制造行業(yè)的頂流，一直備受各行業(yè)關(guān)注。除了率先大范圍展開增材制造應(yīng)用的航空行業(yè)，在汽車、電子乃至醫(yī)療行業(yè)也都有了不俗的進(jìn)展。深諳增材制造工藝的學(xué)者都直言：使用3D打印簡單，但應(yīng)用好比較難。那是因?yàn)檫@其中確實(shí)包含多學(xué)科的知識、技術(shù)，需要逐一擊破。要想打印好一個零件，需要多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的夾持，其中很重要的一點(diǎn)就是支撐結(jié)構(gòu)。而支撐結(jié)構(gòu)可研究的點(diǎn)又有很多，最常見的就是支撐結(jié)構(gòu)的類型，其次是支撐的疏密、支撐的材料、支撐的打印參數(shù)等。支撐結(jié)構(gòu)的合適與否將會直接決定打印的成敗，優(yōu)良的支撐結(jié)構(gòu)不僅可以協(xié)助零部件成功打印，也可以做到在無論是在支撐去除上還是成本控制上都非常友好。

在設(shè)計金屬支撐結(jié)構(gòu)時需要達(dá)到的要求有很多。一方面，它們需要抵消金屬粉床熔融工藝中產(chǎn)生的應(yīng)力，保證與零件的友好連接避免分離，達(dá)到充分固定住零件的作用；另一方面，它們需要傳導(dǎo)打印過程中產(chǎn)生的熱量，防止粉末過度熔融造成表面質(zhì)量不佳，減少單層熱量聚集和熱應(yīng)力的產(chǎn)生；此外也需要考慮其去除難易程度、耗費(fèi)成本等問題。簡而言之，要設(shè)計增材制造所需的優(yōu)質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)，需要在保證將零件固定到位并抵消應(yīng)力的情況下，將合適的支撐結(jié)構(gòu)置于適當(dāng)?shù)奈恢茫缓罂紤]如何減少支撐數(shù)量、方便快捷地進(jìn)行后處理。

常見的支撐設(shè)計類型有塊支撐、體支撐、殼支撐、圓柱（棱柱）支撐、線支撐、點(diǎn)支撐、樹狀支撐、錐支撐、懸垂塊支撐等等。

海克斯康Simufact Additive是專業(yè)的金屬增材制造工藝仿真解決方案，除了具有強(qiáng)大的分析求解能力、預(yù)測和解決打印問題之外，其本身也可以創(chuàng)建多種支撐類型。且其創(chuàng)建支撐的方法非常靈活，如想要選擇不同的支撐結(jié)構(gòu)，只需在被選取選中相應(yīng)結(jié)構(gòu)類型即可。Simufact Additive支持的支撐創(chuàng)建方法包含Simufact法、CADS Additive法。Simufact支持創(chuàng)建六棱柱支撐，如圖1所示（零件做透明處理）。通過對支撐半徑、間距等參數(shù)的設(shè)置即可一鍵式快速完成全局支撐的創(chuàng)建，且設(shè)計者可靈活選擇想要生成支撐的零件位置、臨界面角度等。值得一提的是對于這一類型的支撐結(jié)構(gòu)，Simufact本身也可進(jìn)行自動的支撐優(yōu)化，軟件通過將模型的受載情況、模型結(jié)構(gòu)模擬一遍之后，即可根據(jù)模型不同位置（不同結(jié)構(gòu)面）、不同受載情況適當(dāng)調(diào)整六棱柱支撐的半徑大小、疏密程度等，優(yōu)化后的支撐結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 Simufact Additive創(chuàng)建的支撐結(jié)構(gòu)

圖2自動優(yōu)化后的六棱柱支撐

CADS Additive支持創(chuàng)建的支撐類型非常豐富，如塊支撐、懸垂塊支撐、塊線支撐、線支撐、輪廓支撐、樹支撐、桿支撐和hcell支撐等，為支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計者提供充分的選擇性。在Simufact Additive中采用CADS Additive法創(chuàng)建支撐結(jié)構(gòu)支持對于同一模型同時創(chuàng)建多種支撐，如圖3所示。圖4-圖11分別為大家展示了CADS Additive法可以創(chuàng)建的多種支撐結(jié)構(gòu)示例。

圖3在Simufact Additive中采用CADS Additive法創(chuàng)建支撐的界面

圖4采用CADS Additive法創(chuàng)建的塊支撐

圖5采用CADS Additive法創(chuàng)建的懸垂塊支撐（適宜彎曲懸挑位置）

圖6采用CADS Additive法創(chuàng)建的塊線支撐

圖7采用CADS Additive法創(chuàng)建的線支撐

圖8采用CADS Additive法創(chuàng)建的輪廓支撐

圖9采用CADS Additive法創(chuàng)建的樹支撐

圖10采用CADS Additive法創(chuàng)建的桿支撐

圖11采用CADS Additive法創(chuàng)建的HCell支撐

在Simufact Additive中通過采用CADS Additive法創(chuàng)建支撐不僅有多樣的結(jié)構(gòu)供用戶進(jìn)行選擇，同時也支持多種參數(shù)進(jìn)一步去設(shè)計支撐幾何結(jié)構(gòu)。比如通過控制是否存在交叉定義支撐與零件之間的相交深度，如圖12所示；齒形控制模式可以自如定義接觸位置是否通過齒形相連，如圖13所示；穿孔的關(guān)閉與打開控制支撐結(jié)構(gòu)本身是否存在穿孔設(shè)計，如圖14所示等等。

圖12交叉設(shè)計（設(shè)置交叉深度）

圖13齒形模型控制（左側(cè)齒形模式關(guān)閉、右側(cè)齒形模式打開）

圖14穿孔控制（左未穿、右穿）

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