generative design的案例
MSC Apex Generative Design——人工智能+創成式設計/拓撲優化
MSC Apex Generative Design 的設計挑戰是使用光順的拓撲優化來計算幾種設計變量。
僅“基本滿足”的設計要求將容易受到低質量的影響。在測試期間或安裝之后，可能在下游出現的隱藏需求將會暴露這些質量的問題。 MSC Apex Generative Design 可以實現思想的自由優化和可行性設計的可能性。這是實現真正的創新設計的基本原則。通過智能的算法驅動的設計，而不是基于傳統設計的標準串行設計過程，可以實現新的智能設計。
與MSC Apex Generative Design探索匯集多個經驗的設計解決方案相比，單個派生設計解決方案顯得蒼白無力。MSC Apex Generative Design創成式設計確定是最有前途的。以省時的方式探索設計空間的能力確保了設計過程不會成為瓶頸，從而使我們的用戶可以完全根據設計的標準做出決策。只有通過一個變量的結果的設計空間進行全面檢查，并在短時間內，才能獲得最佳結果。
拓撲優化算法提供最大的設計自由度，可以實現零件的合并。通過MSC Apex Generative Design 將裝配組的不同零件連接在一起，以形成一個有機的單一設計解決方案。生成一個單一的零件代替使用一個裝配體，不僅減少了重量，而且還減少使用的零件數量，并簡化了相關裝配過程。零件的復雜性降低，從而節省更多。
操作流程簡單
相比于現存拓撲優化和創成式設計軟件，MSC Apex Generative Design無需網格劃分，只需要給定約束、設計目標，軟件結合人工智能算法，以應力為導向，自動設計出目標結構，結構超出想象，自動光順結構過渡。
操作視頻教程：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15302?
展開 MSC Apex Generative Design 創成式設計引領3D打印
創成式設計（Generative Design）是一個人機交互、自我創新的過程。根據輸入者的設計意圖，通過”創成式”系統，生成潛在的可行性設計方案的幾何模型，然后進行綜合對比，篩選出設計方案推送給設計者進行最后的決策。
與拓撲優化設計截然不同，拓撲優化（Topology Optimization）是對給定的模型進行分析，常見的是根據邊界條件進行有限元分析，然后對模型變形或刪減來進行優化。
MSC 軟件公司作為全球多學科仿真的廠商。五十年來，MSC 軟件幫助企業提高了產品質量、縮短了產品投入市場的時間并且降低了在設計和測試產品方面的成本。學術機構、科研人員、學生使用 MSC 的技術擴展個人的知識，同時也拓廣了仿真水平。MSC 軟件在全球20個國家有1100名員工。
未來需要更多的人機交互、自我創新。Apex Generetive Design位于增材制造的前端，實現創成式設計，可快速完成減重和強度的最優化設計，大大節省材料耗費，減少設計成本，縮短上市周期。 Apex Generetive Design可以聯合增材制造工藝仿真分析軟件simufact.additive進行設計分析優化方案，為客戶提供全方位的解決方案。
Apex Generetive Design助力增材制造工藝，針對傳統的原始模型進行優化改良，輕松設計出具有復雜結構形狀的幾何體，降低用戶交互邏輯的復雜性，有效提高用戶的工作效率。該軟件在良好的結構邏輯中，為用戶提供智能友好的用戶交互界面，幫助用戶在模型設計的始末都能夠進行高效的信息輸入。因此，即使沒有專家級的知識儲備，用戶也能在軟件中進行快速、輕松、甚至幾乎全自動地最佳部件設計，設計出的部件也依然能夠高度匹配用戶的需求，從而為增材制造提供優質輸入。
展開 設計仿真 | MSC Apex通過創成式設計有效優化飛機結構件
面臨挑戰
MSC Apex Generative Design的以功能為導向的組件優化誕生于帕德博恩大學直接制造研究中心與工業合作伙伴的一個研究項目。為重新設計優化項目確定并選擇了一個航空航天支架。現有的設計需要一個由兩部分組成的組件，其中每個組件由實心鋁塊銑削而成，并用幾個鉚釘連接。但這種制造工藝在生產過程中會產生大量廢棄物。
解決方案
MSC Apex Generative Design使設計項目能夠將兩個部分減少為一個部分，并將最大應力減少一半。
圖1（從左到右）：傳統支架由兩部分組成，使用設計空間（綠色可見）和非設計空間（紅色可見）重新設計成一部分。
原始零件的幾何形狀被用作優化過程的起點，以定義優化引擎將使用的設計空間。圖1中所示的原始設計（深綠色和深紅色組件）被連接在一起，形成了一個單一的設計空間。支架組件需要五個連接點（如圖1中橙色所示）才能安裝到飛機上。優化設計需要滿足的一組設計標準包括設計和非設計空間、連接點、材料特性和結構載荷規范。
標準拓撲優化軟件追求質量減輕或剛度增加等優化目標，但MSC Apex Generative Design在創建最佳輕量化設計的同時使用了明確定義的最大應力目標。在優化過程中，從設計空間中刪除不重要的元素，從而在每次迭代中都能得到幾何外形和機械性能良好的幾何形狀。由于這一創新，不再需要手動將優化結果轉換成CAD幾何，從而在優化過程中節省了大量時間。
在該組件的優化過程中，生成了三個候選設計(圖2)來應對挑戰。這三個候選設計代表了MSC Apex Generative Design中可用的三種不同算法—稀疏、中等和密集—參考了三種可用的優化選項。這三種設計方案最終在重量上只相差幾克，與原始設計相比，這三種設計方案的總重量減少了63%。
展開 案例分享 | 大學生方程式賽車隊進行賽車軸承座部件優化、減重
德國帕德博恩（Paderborn）大學生方程式賽車隊進行賽車軸承座部件優化、減重
我們已經展示了MSC Apex Generative Design的潛力，以下為帕德博恩大學生方程式賽車隊為他們的賽車設計的軸承座部件——該部件用于支撐車輪軸承，屬于懸架的一部分。
這是一個很典型的案例，因為軸承座一方面要需要承受非常復雜的負載工況，同時對輕量化設計具有迫切需求。由于大賽要求參賽者每年開發一款新的賽車，仔細檢查每一個零件，以提升競爭優勢，因此設計過程中需要進行大量的零件設計優化。MSC仿真工具，例如：Adams 和 MSC Nastran 被用于進行后續的部件優化。
▲ 采用MSC Apex Generative Design進行增材制造設計
開發過程首先從基于Adams的多體動力學仿真中獲取載荷開始，Adams模型模擬了整個懸架的多種工況，包括所有連接點的坐標和作用力。
這些信息被用于建立優化模型并定義其目標。
在 MSC Apex Generative Design中定義了一個盡可能大的設計空間（如上圖所示）。
在這個方程式賽車項目中，對應輪輞內的空間減去叉形臂的安裝空間以及所選的制動系統。運行MSC Apex Generative Design優化算法，設計空間內的材料在確保滿足各種邊界條件、約束以及優化目標的前提下會被盡可能的削減。
展開 
案例分享 | 借助增材技術提高包裝行業的效率
MSC Apex Generative Design是一款功能強大但易于使用的軟件。對于當前的案例，將初始幾何CAD模型導入到MSC Apex Generative Design中。優化結果是根據此幾何形狀進行設計的，設置必要的連接區域和設計空間，并使用PA12塑料作為材料。直觀的用戶界面及其強大的幾何功能使其可以在不到一個小時的時間內將復雜的初始幾何轉換為可直接打印的優化模型。在優化分析之前，只需要15分鐘即可完成添加邊界條件、設置優化的目標參數等準備操作。
圖 1: 從以待優化的CAD文件導入，到以待MSC Nastran驗證的CAD文件導出，整個過程都可以快速、完全的在MSC Apex Generative Design中完成。
圖 2: 隨后的更改可以使用幾何工具快速插入，然后只需幾次優化迭代就可以清晰而有意義地連接起來
結果
優化服務器只需要18分鐘即可創建輕量化設計。計算時間如此的短，給客戶更多機會去嘗試不同的參數和變量，從而選擇最合適的設計。例如，特別輕巧的結構，由于結構的復雜性而難以清洗。因此，最初選擇的是不太復雜的結構。重量僅為150克，做到了真正的輕量化-與原始（PA12）的340克相比，重量減輕了56％！
為了在特殊負載情況下提供額外的加固效果，客戶要求在中間部分插入十字形支柱。為此，工程師借助MSC Apex Generative Design中的幾何工具將它們粗略地插入到優化結構的正確位置中。優化算法對新結構進行了多次迭代處理，以創建平滑的連接和過渡。
展開 設計仿真 | MSC Apex創成式設計讓電動自動車制造商提供更輕松的騎行體驗
由于現有的零件設計無法實現經濟高效，高質量的增材制造，Krause DiMaTec決定使用MSC Apex Generative Design軟件進行零件幾何形狀的優化，以開發適合增材工藝的設計。這種創新的優化技術產生的仿生結構在滿足零件性能需求的同時實現了結構輕量化。通過對零件進行徹底重新設計，最終在工程要求與良好工藝性之間取得了理想平衡。
環法賽段作為優化依據
為了準備重新設計模型，將發動機及其接口、自行車連接點和原始適配器的模型導入MSC Apex Generative Design軟件中，我們推導出一個設計空間，在這個空間里，允許算法在仿真環境中進行材料布局。同時，軟件提供的工具還可以定義非設計空間，包括自行車和發動機上的固定連接點。
為了確定負載情況，需要確定由于使用踏板而作用在電機、支架和自行車連接上的力。為了確定這些力，Krause DiMaTec的工程師們使用了2014年環法自行車賽期間自行車手Andre Greipel的載荷數據，為設計提供了一個真實的高強度載荷依據。基于這些數據，通過軸的扭矩計算出踏板上作用的力和齒輪上的鏈力，并將其用于優化模型。此外，Krause DiMaTec還考慮了潛在的特殊情況，例如發生碰撞時踏板兩側的組件或負載的影響。最終確定了總共17種負載情況，確保了優化設計的魯棒性，能夠應對日常使用中的各種挑戰。
從0到55：快速減重
在第一次優化中，僅對底座的上部和自行車連接的底座進行了優化。這個設計中，電機的原始適配器板是組件的一部分；這種方法使重量減輕了13%。
為了進一步減輕重量，將適配器納入下一步的優化，從而減少了部件的組裝，可以帶來額外的輕量化。采用這種新方法，與使用316L/1.4404不銹鋼的原始設計相比，該設計的重量減輕了55%，負載下的變形減少了90%。
展開 設計仿真 | 軸承座創成式設計到增材制造工藝仿真應用
01
創成式設計解決方案
海克斯康的創成式設計軟件MSC Apex Generative Design具有增材制造工藝做結構設計與優化功能，一改傳統拓撲優化軟件操作復雜、需多個平臺（多個人員）數據傳遞、結構強度不足等弊端，堅持做具有高度自動化、操作簡單、以應力為導向的創成式設計平臺，創建光順、輕質、一體的“有機”結構設計，真正做到為增材制造提供質量好、重量輕、結構美觀的產品設計。
海克斯康的金屬增材制造工藝仿真解決方案Simufact Additive更是在國內外增材制造加工領域享有很高的知名度，作為為全球客戶服務的增材制造的仿真解決方案，Simufact Additive可對粉床熔融、粘結劑噴射、機加等增材制造工藝進行仿真分析。Simufact Additive軟件主要工作內容是在3D金屬打印前，通過對打印過程、掃描策略、工藝參數、基板螺釘卸載、線割、熱處理、HIP、支撐移除等過程仿真，預測打印變形、打印開裂、收縮線、卡刮刀等制造缺陷，軟件具有支撐優化、變形補償自動迭代優化功能，幫助用戶優化打印變形，做打印可行性分析、成本評估等，通過多種仿真分析方法，幫助客戶快速對比不同的打印方案，實現一次打印成功，降低試錯次數，從而節省成本。與MSC Apex Generative Design搭配使用，可謂是一套完整的、智能的3D打印設計和工藝仿真的解決方案。
02
軸承座應用案例
海克斯康與GreenTeam及RENISHAW合作大學生方程式賽車的軸承座項目。
展開 直播預告 | 基于AGD創成式優化設計及結構快速驗證
MSC Apex Generative Design 基于 MSC Apex 平臺，以易用性為特色，不僅適用于增材制造拓撲優化，還能在鑄造工藝約束下完成設計迭代，助力企業攻克工藝與性能平衡難題。
面對產品性能需求升級，單一優化結果難以契合工程實際，MSC Apex Generative Design 與 MSC Nastran 深度協同，海克斯康推出一體化快速驗證方案。用戶可一鍵將優化模型導入 MSC Nastran 精細化驗證，也能通過嵌入MSC Nastran 求解器實現 “優化 - 驗證” 閉環迭代。這一方案顯著縮短開發周期，保障設計從仿真到制造的可靠性，為航空航天、能源裝備、汽車等高端制造領域的輕量化創新提供有力支撐。
本期直播講堂特邀海克斯康工業軟件結構仿真高級工程師裴延軍，講師將聚焦傳統優化設計流程中跨平臺數據轉換導致幾何失真、邊界條件丟失引發驗證結果失效，以及 “優化 - 導出 - 驗證 - 返工” 循環拖慢項目進度等行業痛點，深度剖析問題根源并分享高效解決方案，干貨滿滿，敬請關注！
5月15日 14:00
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直播內容聚焦
? 基于AGD的輕量化設計解決方案
? AGD優化設計的技術優勢
? AGD的應用案例
? 基于AGD優化設計及結構快速驗證的一體化解決方案
裴延軍
海克斯康工業軟件結構仿真高級工程師
具有10多年有限元仿真經驗，在海克斯康負責結構有限元產品售前售后支持、培訓及咨詢項目實施。
展開 考慮加速度情況下的受力，CogniCAD拓撲優化CAD設計平臺更進一步
，通過Frustum的Generate拓撲優化軟件，對零件的材料分布進行了優化，最終在實現零部件功能的前提下保留盡可能少的材料。此外，通過光滑和混合表面的處理降低應力。由Frustum 軟件生成具有適合3D打印的幾何形狀的模型。Frustum的拓撲優化設計技術是對PTC Creo產品組合的變革性補充。
而根據3D科學谷的市場研究，ParaMatters 的拓撲優化設計平臺CogniCAD與Frustum的Generate拓撲優化軟件平臺的特點十分相似：根據零件性能要求的材料優化分布設計、針對增材制造而設計、基于云的軟件平臺。
與CogniCAD相似的是，Generate平臺是為制造業的設計所服務的，平臺所產生的無縫設計特點使的產品輕松獲得最佳的剛性，并且在不同載荷下分配材料。光滑和混合的表面，減少重量，并盡量減少應力集中，從而使設計優化完成后就適應增材制造，而不需要手動重新設計。
當然，市場上通常把拓撲優化（Topology Optimization）與創成式設計（Generative Design）很多場合二者都是混為一談的，但細究起來創成式設計（Generative Design）是根據一些起始參數通過迭代并調整來找到一個（優化）模型。拓撲優化（Topology Optimization）是對給定的模型進行分析，常見的是根據邊界條件進行有限元分析，然后對模型變形或刪減來進行優化。
創成式設計（Generative Design）是一個人機交互、自我創新的過程。根據輸入者的設計意圖，通過”創成式”系統，生成潛在的可行性設計方案的幾何模型，然后進行綜合對比，篩選出設計方案推送給設計者進行最后的決策。
通俗理解創成式設計是一種通過設計軟件中的算法自動生成藝術品、建筑模型、產品模型的設計方法。
展開 PTC收購Frustum引入拓撲優化設計能力
當然，市場上通常把拓撲優化（Topology Optimization）與創成式設計（Generative Design）很多場合二者都是混為一談的，但細究起來創成式設計（Generative Design）是根據一些起始參數通過迭代并調整來找到一個（優化）模型。拓撲優化（Topology Optimization）是對給定的模型進行分析，常見的是根據邊界條件進行有限元分析，然后對模型變形或刪減來進行優化。
創成式設計（Generative Design）是一個人機交互、自我創新的過程。根據輸入者的設計意圖，通過”創成式”系統，生成潛在的可行性設計方案的幾何模型，然后進行綜合對比，篩選出設計方案推送給設計者進行最后的決策。
通俗理解創成式設計是一種通過設計軟件中的算法自動生成藝術品、建筑模型、產品模型的設計方法。創成式設計是一種參數化建模方式，在設計的過程中，當設計師輸入產品參數之后，算法將自動進行調整判斷，直到獲得最優化的設計。目前比較著名的創成式設計軟件包括歐特克的Within，歐特克的Dreamcatcher，西門子的Solid Edge ST10等。
根據3D科學谷的市場研究，目前Frustum所提供的更多的是拓撲優化設計技術而并非創成式設計技術。
展開 設計仿真 | MSC Apex & Simufact實現鐵路鉸鏈輕量化與高精度增材制造
在優化過程中，首先將原始部件導入MSC Apex Generative Design軟件平臺。利用幾何工具在現有空間基礎上擴展了設計空間（即算法允許布置材料的區域）。原部件材料為可鍛鑄鐵，為適配增材制造工藝需求，更改為316L不銹鋼材質。功能表面預留了后續切削加工的余量，并作為非設計區域鎖定以避免被算法修改。通過整合運行過程中產生的各類作用力，將其歸納為載荷工況輸入系統。隨后啟動優化程序，通過設定不同的最大允許應力閾值，直接生成多種輕量化設計方案。
通過優化獲得的最優方案成功將部件重量減輕至原設計的50%。借助MSC Apex Structures平臺對優化結果進行有限元分析復查發現：相較于原設計的實體結構，新設計的載荷變形量雖有所增加（達到0.5毫米），但仍處于非臨界范圍。更具實際意義的是，通過大幅降低重量和體積實現了增材制造成本的顯著縮減。即使在關鍵受力區域，應力值仍低于316L不銹鋼材料的許用應力極限。
通過MSC Apex Generative Design，即使不具備專業的仿真專業知識，也能以極短的時間投入完成傳統零件設計的優化改造，使其成功適配增材制造工藝要求。
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傳統設計（上圖A&B）與減重50%的優化設計（下圖C&D）對比顯示：受設計空間限制，兩種方案均在中下部出現應力集中（對比A與C）；負載形變方面（對比B與D），兩者頂部區域變形最為顯著，但仍處于公差允許范圍內。
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如上圖所示，左側預變形部件的測量結果顯示其變形量（上圖）明顯低于右側未經優化的部件。通過采用Simufact Additive軟件進行工藝模擬，在此案例中成功實現了零件質量的顯著提升。
展開 
展會邀請 | 智造未來，數字先行— 海克斯康開啟2025 TCT Asia增材之旅
Aerospike發動機——世界上最復雜的零件之一，用Titan.Core僅計算了8’11’’就完成了打印數據準備，RAM僅占用了4GB
亮點.3
MSC Apex Generative Design DfAM
HEXAGON
MSC Apex Generative Design DfAM創成式設計解決方案：
MSC Apex GD創成式設計是基于直觀的CAE環境MSC Apex構建的全自動生成設計的解決方案。它在后臺采用了革新的創成式設計引擎的同時，充分利用了MSC Apex所有易學易用的功能。這種優勢的結合大大減少了設計優化工作流程中所需的工作量。
MSC Apex GD創成式設計專門用于生成只有增材過程才能制造的詳細且高度復雜的結構。這種基于應力的創新算法通過最小化質量來產生優化出了人類大腦無法想象的幾何形狀。
亮點.4
Digimat-AM
HEXAGON
Digimat-AM 非金屬增材制造工藝仿真方案：
Digimat-AM是增材制造的整體仿真鏈，將材料工程、工藝仿真和結構工程有機結合，將增材制造的效率和性能提升到一個新的水平。通過將多尺度材料建模技術應用于聚合物增材制造中(未填充和增強)，Digimat虛擬材料的合成和表征是開發新材料的關鍵。用戶可以顯著地減少物理測試，了解驅動材料性能的關鍵參數，并輕松創建新的材料系統，如輕量化點陣結構，從而為更創新的設計打開大門。
亮點.5
VG software
HEXAGON
VG工業CT軟件實現全面分析、測試與測量這款軟件為增材制造成品的CT檢測提供了強大的可視化和數據分析功能，幫助用戶更好地理解和優化打印過程。
展開 創成式設計與增材制造，顛覆傳統設計制造模式
來源：e-works
創成式設計（Generative Design，GD）是一個人機交互、自我創新的過程。根據輸入者的設計意圖，通過“創成式”系統，生成潛在的可行性設計方案的幾何模型，然后進行綜合對比，篩選出設計方案推送給設計者進行最后的決策。增材制造技術（Additive Manufacturing，AM）是設計師的福音，可以將復雜的設計變為現實，已成為創成式設計的“好搭檔”。創成式設計與增材制造的發展正在改變著設計制造的模式。
GD+AM，顛覆傳統
01
創成式設計，突破設計極限
創成式設計（Generative Design，GD）是CAD\CAE\OPT技術的融合。
展開 好家伙！Altair Inspire求解慢，數據大，C盤爆滿！
MSC Apex Generative Design ，這個目前2020版本上手感覺1.0的玩意還差些火候，期待2021版本的吧，也支持多工況求解，求解速度還不錯。
直播預告-增材制造結構設計-切片-工藝優化仿真全流程解決方案
3月14日 14:00
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直播內容聚焦
?? 增材制造創成式設計方案（MSC Apex Generative Design）及案例介紹
?? 增材制造數據準備專業軟件（AM Studio）功能及案例操作演示
?? Simufact Additive增材制造工藝仿真方案介紹
- 鋪粉增材制造工藝仿真模塊介紹
- 缺陷分析模塊功能介紹
- 金屬粘結劑噴射成型仿真模塊介紹
- 機加分析模塊功能介紹
?? 金屬能量沉積(送絲/送粉)增材制造工藝仿真方案（Simufact Welding DED）介紹
?? 典型案例分享：軸承座鏈式分析介紹
徐蕾
海克斯康工業軟件技術專家
具有多年增材制造仿真經驗，廣泛了解國內外客戶在增材制造領域中的仿真需求以及發展現狀，支持過國內航空、汽車、醫療、能源、機械、電子等各領域的增材制造仿真問題，針對客戶的需求能夠提供有效、合理的增材制造仿真解決方案，為客戶解決實際問題。
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