3D打印 / 增材制造仿真是一個廣泛的概念，從打印材料熔化，到刀具路徑，再到打印后處理工藝，整套3D打印制造流程幾乎都可以通過仿真軟件進行模擬。借助仿真的力量，3D打印零件的設計能夠得到優化，打印失敗的情況也將減少。

但是由于仿真技術能夠涵蓋到整個3D打印過程，市場上各種3D打印仿真軟件的應用側重點也是不同的。本期，3D科學谷整理了幾款3D打印仿真軟件，從中我們可以看到這些軟件所實現的不同仿真功能。

ANSYS 

ANSYS 增材制造仿真技術的聚焦點是金屬增材制造工藝，包括粉末床熔融和定向能量沉積兩種。

ANSYS AM 工作流程

ANSYS 面向增材工藝設計的仿真解決方案包括：面向產品設計人員的工藝仿真軟件ANSYS Workbench Additive; 面向工藝工程師的ANSYS Additive Print; 面向金屬增材制造專家、工程分析師、材料科學家、設備、粉末制造商的ANSYS Additive Science。

ANSYS 打印仿真

ANSYS增材制造仿真的應用價值體現在改善、減少和開發幾個方面。改善，包括改善金屬增材制造設計流程、對工藝過程的了解、機器生產效率、材料利用率、可重復性和質量；減少，包括減少打印失敗，打印時間，不合格零件，后處理，試錯，設備維護和對環境的影響；開發，包括開發新材料，新機器，新參數，個性化微觀結構和期望的材料屬性。

Amphyon 

Amphyon 的仿真技術也是專注于金屬增材制造，特別是激光熔融增材制造技術。

Amphyon 仿真模擬的領域是打印預處理和生產自動化，軟件能夠幫助金屬增材制造用戶預測和避免零件在3D打印過程中發生變形，減少許多與金屬3D打印相關的常見問題，包括裂紋、表面質量差、密度不足等問題。

開發Amphyon 仿真軟件的Additive Works公司與Altair建立了合作，Altair HyperWorks軟件用戶可以使用Amphyon 。

Simufact Additive

Simufact Additive的仿真模擬涵蓋構建過程模擬以及后續一系列增材制造步驟的模擬。

Simufact Additive 位移分析

構建過程的模擬包括：幫助用戶識別最佳構建方向，自動補償最終零件變形，自動優化支撐結構并識別制造問題，如裂縫。Simufact Additive 還能夠對金屬3D打印零件如何經歷熱變形進行模擬，從而在設計時熱變形做出補償。Simufact 表示，這一功能使失真的位移減少50%，金屬增材制造商無需通過3D打印件進行測試。

對后續一系列增材制造步驟的模擬包括：熱處理，打印底板切割分離，去除支撐和熱等靜壓。

Simufact Additive 能夠和Materialise Magics以及3D打印設備廠商的構建準備軟件（例如雷尼紹的QuantAM）銜接。

Netfabb

Autodesk的Netfabb系列產品可用于模擬粉末床熔融金屬增材制造。Netfabb以其創成式設計功能著稱，但該軟件還包含與增材制造相關的一系列功能：

Netfabb 位移分析

• 將CAD文件快速轉換成可編輯的STL文件

• 編輯和優化3D打印模型的工具

• 預測金屬零件的結構應力和變形的仿真能力

• 可增加支撐結構，并能將零件添加到打印件上的構建支持模塊

• 增強零件和實現輕量化的創成式設計工具

• 一種先進的刀具路徑引擎，可通過諸如打印速度、聚焦和激光或者電子束功率等參數優化零件和打印效率

Netfabb產品系列包括三種軟件：Netfabb Premium，Netfabb Ultimate和Netfabb Local Simulation。其中，Netfabb Premium 為用戶提供基于云的仿真模擬功能，Netfabb Ultimate提供所有云功能，并引入了使用本地計算資源執行模擬的能力，具體取決于模擬部件的復雜性和大小。

GENOA 3DP

與多數只專注于金屬增材制造仿真的軟件不同，GENOA 3DP支持聚合物，金屬和陶瓷的虛擬仿真和分析。

該軟件模擬與增材制造零件構建相關的材料和工藝參數，為用戶提供了導入STL文件/ G代碼的能力，生成結構網格的能力，以及運行分析并優化構建，以減輕重量，降低廢品率。

GENOA 3DP的失敗分析

GENOA 3DP的特征包括預測殘余應力，變形和分層;并預測斷裂，失敗類型，以及每種失敗因素所占比例。

GENOA 3DP公司表示，結合了非均勻化熱結構材料模型和多尺度漸進式失效分析，軟件可以準確預測在增材制造構建過程中可能出現的空洞、分層、偏轉、殘余應力，損傷和裂紋擴展。

FLOW-3D

FLOW-3D 仿真軟件除了能夠模擬金屬直接3D打印工藝，如粉末床熔融和直接能量沉積，還能夠模擬粘結劑噴射3D打印工藝。

FLOW-3D 粉末擴散模擬

在粉末床熔融工藝的仿真模擬中，FLOW-3D軟件考慮了粉末填料，功率擴散，激光熔化粉末，熔池形成和凝固，并依次重復這些步驟進行多層粉末床熔合工藝仿真模擬。多層模擬可以保存先前固化層的熱歷史，然后對擴散到先前固化床上的一組新粉末顆粒進行模擬。FLOW-3D可以評估固化床中的熱變形和殘余應力，也可以將壓力和溫度數據輸出到其他FEA軟件中。

FLOW-3D 模擬熔池生成

FLOW-3D可以模擬粉末擴散和填充，激光/顆粒相互作用，熔池動力學，表面形態和隨后的微觀結構演變。這些詳細分析有助于用戶了解工藝參數（如掃描速度，激光功率和分布以及粉末填充密度）在影響3D打印部件的構建質量方面的作用。

在粘結劑噴射3D打印仿真模擬中，FLOW-3D軟件能夠模擬樹脂滲透情況以及在粉末床中的橫向擴散。

來源：3D科學谷