增材制造工藝模擬
關(guān)注創(chuàng)建者：王jin南 創(chuàng)建時間：2020-02-24
增材制造工藝模擬的視頻教程
#SIMULIA增材制造工藝的逼真仿真使公司能夠優(yōu)化增材制造的零件設(shè)計和工藝參數(shù)
1、提高為增材制造設(shè)計的零件的尺寸精度 2、最大限度地減少打印時間和材料用量 3、消除不必要且昂貴的物理測試打印 4、在設(shè)計、仿真和制造之間實現(xiàn)無縫集成，以縮短產(chǎn)品開發(fā)時間
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APDL模擬增材制造-溫度場
在模擬成型過程中，通過改變溫度載荷的位置來模擬噴嘴的掃描移動，利用生死單元循環(huán)算法技術(shù)控制單元“生死”的激活來模擬材料的堆積增加，通過控制單元激活的時間間隔控制成型速度
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APDL模擬增材制造-溫度場
在模擬成型過程中，通過改變溫度載荷的位置來模擬噴嘴的掃描移動，利用生死單元循環(huán)算法技術(shù)控制單元“生死”的激活來模擬材料的堆積增加，通過控制單元激活的時間間隔控制成型速度
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增材制造工藝模擬的實例教程
WAAM3D公司將在未來幾個月向工業(yè)界提供所有這些工具，我們期待這將對工業(yè)大規(guī)模增材制造產(chǎn)生的影響。”
增材制造的一大優(yōu)勢是可以制造復雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，使很多我們之前所熟悉的產(chǎn)品變得跟原來的設(shè)計相比，零件更少，材料更少，具備相同甚至更好的力學性能，可以說增材制造給設(shè)計師們賦予了更多的設(shè)計自由度。
但，由于增材制造與傳統(tǒng)機加方式的原理不同，為“堆積”材料的工藝。因此，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要考慮支撐結(jié)構(gòu)，熱歷史，打印時長，成本，成型質(zhì)量等各種因素。由此，增材制造設(shè)計方法（Design for Additive Manufacturing (DfAM)）應(yīng)運而生。它是考慮增材制造工藝而開展結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學方法。
一、支撐
- The more support material you have the more cost due to printing time
支撐材料越多，打印時間成本越高
- The more support material you have the more material cost you will have
支撐材料越多，打印材料成本越高
- The more support material you have the more time for the finish is needed
支撐材料越多，打印完成時間越長
由此可知，支撐是影響增材制造的重要因素，合理設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)十分必要！
那么為什么要有支撐？支撐有什么用？怎樣設(shè)計支撐？
圖1 不同懸垂角添加支撐對比圖
作用一：支撐懸臂結(jié)構(gòu)，保證打印順利進行
如圖1所示當零件具有超過一定的懸垂角度的結(jié)構(gòu)時，則需要支撐結(jié)構(gòu)來支撐成型，保證良好的質(zhì)量，否則不能成功打印。
展開 MAM工藝的幾個商業(yè)變種被開發(fā)出來，發(fā)現(xiàn)了新的應(yīng)用，如修理和重做關(guān)鍵和昂貴的零件。此外，MAM工藝生產(chǎn)的部件具有相對類似于鍛造和鑄造的物理機械。
結(jié)果表明，工藝參數(shù)和MAM工藝類型對沉積材料的機械性能有顯著影響。與SLS、EBM和DMLS相比，DED生成的表面具有更好的算法粗糙度。另一方面，SLS和DMLS比SLM、LAM和DED的構(gòu)建速度更快。此外，在采用PBF工藝的情況下，產(chǎn)品的制造成本也較低。然而，據(jù)觀察，EBM和DED技術(shù)制造的產(chǎn)品具有較高的產(chǎn)品開發(fā)成本。
6.結(jié)論
本文對金屬增材制造的主要工藝進行了詳細的描述，并對金屬增材制造工藝的發(fā)展進行了圖解和詳細的說明，如線材增材制造工藝、粘結(jié)劑噴射工藝、粉末床熔接法和粉末直接能量沉積法。此外，這些技術(shù)根據(jù)所使用的原料分類，它們是液體基AM，固體基AM，線基AM，粉末基AM和直接能量沉積基AM。對于每一種AM技術(shù)，不同的工藝參數(shù)被比較在不同的材料應(yīng)用。此外，本文還簡要介紹了各種AM技術(shù)在不同材料上的應(yīng)用和機械性能。在回顧各種MAM過程時，可以得出以下結(jié)論:
?與液態(tài)金屬3D打印工藝相比，固態(tài)成形工藝可以生產(chǎn)復雜的幾何零件。
?基于固體的MAM工藝，如LOM和UAM，具有生產(chǎn)表面粗糙度為14μm的穩(wěn)健設(shè)計的能力。
?線材激光增材制造與其他線材AM工藝相比具有更高的延伸率。
?基于粉末的MAM工藝能夠以更快的構(gòu)建速度和更低的產(chǎn)品成本生產(chǎn)組件。這使得基于粉末的工藝廣泛地用于制造和重做關(guān)鍵的和昂貴的部件。
展開 引言
增材制造（Additive Manufacturing，簡稱AM），通常也被稱為3D打印，是一種采用逐層堆疊或者燒結(jié)，直接制造與相應(yīng)數(shù)學模型完全一致的三維物理實體模型的新興制造技術(shù)，它與傳統(tǒng)的切削或去除材料的制造方法截然不同。增材制造的核心概念是通過逐層堆疊或添加材料，逐漸構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)，而不是從一個塊材料中削減或去除材料以獲得所需形狀。針對這一技術(shù)，除了打印設(shè)備，軟件技術(shù)中的增材制造結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝仿真、制造工藝數(shù)據(jù)處理、打印數(shù)據(jù)準備等也是該技術(shù)的核心關(guān)鍵。
增材制造工藝方案
海克斯康增材制造工藝方案涵蓋了整個增材制造工藝流程，從前端結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計、創(chuàng)成式設(shè)計、拓撲優(yōu)化，實現(xiàn)增材結(jié)構(gòu)的設(shè)計，到增材制造結(jié)構(gòu)定位、支撐創(chuàng)建、定位和排布、打印策略、打印過程仿真、層切片數(shù)據(jù)可視化、成本評估，實現(xiàn)增材過程的參數(shù)準備，還涵蓋了增材制造工藝仿真優(yōu)化，預測打印過程的變形、開裂、收縮線、卡刮刀、應(yīng)力集中等，通過變形補償自動優(yōu)化，幫助實現(xiàn)一次打印成功。補償優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)，可以再次進行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，也可以進行打印參數(shù)準備，實現(xiàn)增材制造工藝參數(shù)的閉環(huán)。幫助用戶解決3D打印過程中的問題。
圖：海克斯康增材制造工藝方案示意
金屬增材制造工藝打印數(shù)據(jù)準備
海克斯康旗下的CADS Additive GmbH與Simufact 增材制造工藝仿真、Apex Generative Design創(chuàng)成式設(shè)計等軟件形成完整的增材制造方案，幫助用戶解決增材制造過程中的各個階段面臨的問題，其中CADS Additive的AM Studio提供了面向金屬增材制造工藝打印參數(shù)準備方案，可實現(xiàn)輔助零件定向、支撐創(chuàng)建、定位和排布、打印過程仿真、打印策略、層切片數(shù)據(jù)及可視化層切片數(shù)據(jù)、成本評估等。
展開 這些方法需要在高溫高壓的條件下進行，不僅制造成本高，而且制造效率低下。此外，復合材料樣品的尺寸還受到加工模具和高溫加熱設(shè)備內(nèi)部空間的限制。為了克服上述問題，超聲波增材制造方法成為一種理想的選擇。這種方法屬于低溫制造方法，具有加工溫度低、工藝設(shè)計自由度高、清潔高效等優(yōu)勢。通過超聲波增材制造方法，可以降低金剛石增強銅基復合材料的制造成本，并實現(xiàn)復雜幾何形狀的制造。
02
成果掠影
近期，哈爾濱工業(yè)大學張洪濤教授和何鵬教授帶領(lǐng)的團隊通過對金剛石增強相顆粒的表面金屬化處理和空間位置約束，并在超聲波低溫固結(jié)技術(shù)下實現(xiàn)了金剛石強化相顆粒在層壓復合材料中穩(wěn)定存在及其復合材料的自由成形和加工制備。該研究采用掃描電子顯微鏡（SEM）、能量色散光譜（EDS）、聚焦離子束（FIB）和高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）分析了cr-金剛石與銅基質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和界面構(gòu)型。此外，利用電子后向散射衍射（EBSD）方法評價了cr-金剛石顆粒周圍基體的微觀結(jié)構(gòu)演化。結(jié)果表明，鉻-金剛石由于劇烈的塑性變形，與基體形成了良好的固體粘合。Dia/Cu復合材料的導熱系數(shù)為428.07 ± 3.3W/mK，金剛石體積分數(shù)為8.8%。這一工藝的研究為低溫、低壓、自由設(shè)計和開放的顆粒增強金屬基體復合材料的制造開辟了新的途徑。
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增材制造工藝模擬的最新內(nèi)容
在智能制造的浪潮中，金屬基增材制造（即金屬3D打印）技術(shù)因其能夠制造復雜、高性能零件而備受矚目。然而，該工藝的質(zhì)量與穩(wěn)定性，很大程度上取決于對打印過程中熔池及熱影響區(qū)溫度的精確控制。德國Optris公司推出的PI08M短波紅外熱像儀，正是為解決這一核心痛點而生，它通過提供實時、精確的溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)，為智能制造的閉環(huán)控制提供了關(guān)鍵支撐。
德國Optris紅外熱像儀生產(chǎn)廠家：https
2026年3月17-19日，2026 TCT亞洲展在國家會展中心（上海）隆重舉行。本屆展會匯聚全球前沿技術(shù)與創(chuàng)新成果，覆蓋3d打印設(shè)備、材料、軟件、應(yīng)用與服務(wù)全產(chǎn)業(yè)鏈。
FLOW-3D 中國攜專為增材制造打造的 FLOW-3D AM 流體仿真軟件亮相。，與業(yè)界同仁深入交流前沿技術(shù)，共探增材制造行業(yè)的創(chuàng)新應(yīng)用與發(fā)展路徑。
“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應(yīng)用大賽優(yōu)秀作品展示
本屆仿真應(yīng)用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優(yōu)秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業(yè)最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業(yè)的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創(chuàng)新實踐，充分展現(xiàn)了仿真技術(shù)的無限潛能。我們將陸續(xù)為大家分享獲獎佳作，帶您一同領(lǐng)略仿真賦能創(chuàng)新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感
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本文原刊登于Ansys.com：《How Simulation Boosts Efficiency in EV Battery Manufacturing》
作者：Laura Carter | Ansys 高級市場傳播經(jīng)理
編輯整理：陳桂杰 | Ansys主任應(yīng)用工程師
Ansys助力解決固態(tài)電池解決方案的迫切需求
電池工藝商面臨的一項持續(xù)挑戰(zhàn)是尋求更安全、更高效的鋰離子電池替代品
引言
隨著增材制造技術(shù)的不斷成熟，增材制造工藝在電子行業(yè)的滲透率不斷增加，其在電子行業(yè)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在消費電子、柔性電子、先進封裝等領(lǐng)域，通過高精度增材制造技術(shù)實現(xiàn)個性化、復雜結(jié)構(gòu)的零部件的快速制造。
電子產(chǎn)品中的金屬結(jié)構(gòu)件在3D打印過程中會遇到打印變形超差、開裂等問題，尤其在首次打印結(jié)構(gòu)件時，沒有過往經(jīng)驗可借鑒，只能通過不斷試錯來尋找解決方案。
對于前期工藝開發(fā)，借助增材仿真專業(yè)軟件
<p>關(guān)鍵詞：增材制造；有限元，元胞自動機，凝固組織，晶體塑性</p><p class="ql-align-justify">增材制造技術(shù)是一種先進的數(shù)字化制造技術(shù)，其采用熱源熔融離散材料（如粉末），并逐層逐道沉積成3維實體構(gòu)建。這與傳統(tǒng)減材制造 (切削、磨削等) 和等材制造 (鑄造、鍛壓等) 加工材料方式的本質(zhì)不同。增材制造過程伴隨著快速的熔化和凝固循環(huán)，材料經(jīng)歷復雜的熱歷程。這導致熔池內(nèi)部及相鄰層
在電子制造領(lǐng)域，灌封、點膠、底部填充等工藝是保障電子元件性能與壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，傳統(tǒng)工藝常面臨材料用量難把控、空氣滯留影響質(zhì)量、溫度適應(yīng)性差等難題。如今，Altair Inspire? PolyFoam 帶來了一系列新功能，全方位破解行業(yè)痛點，為電子制造注入新活力。
灌封工藝新升級，防護更全面、仿真更精準
灌封工藝作為電子元件的“防護盾”，能將電子元件封裝在可固化的保護性液體中
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