Apex Generative Design的案例
MSC Apex Generative Design——人工智能+創(chuàng)成式設(shè)計/拓?fù)鋬?yōu)化
MSC Apex Generative Design 的設(shè)計挑戰(zhàn)是使用光順的拓?fù)鋬?yōu)化來計算幾種設(shè)計變量。
僅“基本滿足”的設(shè)計要求將容易受到低質(zhì)量的影響。在測試期間或安裝之后，可能在下游出現(xiàn)的隱藏需求將會暴露這些質(zhì)量的問題。 MSC Apex Generative Design 可以實現(xiàn)思想的自由優(yōu)化和可行性設(shè)計的可能性。這是實現(xiàn)真正的創(chuàng)新設(shè)計的基本原則。通過智能的算法驅(qū)動的設(shè)計，而不是基于傳統(tǒng)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)串行設(shè)計過程，可以實現(xiàn)新的智能設(shè)計。
與MSC Apex Generative Design探索匯集多個經(jīng)驗的設(shè)計解決方案相比，單個派生設(shè)計解決方案顯得蒼白無力。MSC Apex Generative Design創(chuàng)成式設(shè)計確定是最有前途的。以省時的方式探索設(shè)計空間的能力確保了設(shè)計過程不會成為瓶頸，從而使我們的用戶可以完全根據(jù)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)做出決策。只有通過一個變量的結(jié)果的設(shè)計空間進(jìn)行全面檢查，并在短時間內(nèi)，才能獲得最佳結(jié)果。
拓?fù)鋬?yōu)化算法提供最大的設(shè)計自由度，可以實現(xiàn)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(shè)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(shù)量，并簡化了相關(guān)裝配過程。零件的復(fù)雜性降低，從而節(jié)省更多。
操作流程簡單
相比于現(xiàn)存拓?fù)鋬?yōu)化和創(chuàng)成式設(shè)計軟件，MSC Apex Generative Design無需網(wǎng)格劃分，只需要給定約束、設(shè)計目標(biāo)，軟件結(jié)合人工智能算法，以應(yīng)力為導(dǎo)向，自動設(shè)計出目標(biāo)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)超出想象，自動光順結(jié)構(gòu)過渡。
操作視頻教程：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15302?
展開 案例分享 | 大學(xué)生方程式賽車隊進(jìn)行賽車軸承座部件優(yōu)化、減重
德國帕德博恩（Paderborn）大學(xué)生方程式賽車隊進(jìn)行賽車軸承座部件優(yōu)化、減重
我們已經(jīng)展示了MSC Apex Generative Design的潛力，以下為帕德博恩大學(xué)生方程式賽車隊為他們的賽車設(shè)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(fù)雜的負(fù)載工況，同時對輕量化設(shè)計具有迫切需求。由于大賽要求參賽者每年開發(fā)一款新的賽車，仔細(xì)檢查每一個零件，以提升競爭優(yōu)勢，因此設(shè)計過程中需要進(jìn)行大量的零件設(shè)計優(yōu)化。MSC仿真工具，例如：Adams 和 MSC Nastran 被用于進(jìn)行后續(xù)的部件優(yōu)化。
▲ 采用MSC Apex Generative Design進(jìn)行增材制造設(shè)計
開發(fā)過程首先從基于Adams的多體動力學(xué)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(biāo)和作用力。
這些信息被用于建立優(yōu)化模型并定義其目標(biāo)。
在 MSC Apex Generative Design中定義了一個盡可能大的設(shè)計空間（如上圖所示）。
在這個方程式賽車項目中，對應(yīng)輪輞內(nèi)的空間減去叉形臂的安裝空間以及所選的制動系統(tǒng)。運行MSC Apex Generative Design優(yōu)化算法，設(shè)計空間內(nèi)的材料在確保滿足各種邊界條件、約束以及優(yōu)化目標(biāo)的前提下會被盡可能的削減。
展開 設(shè)計仿真 | MSC Apex通過創(chuàng)成式設(shè)計有效優(yōu)化飛機結(jié)構(gòu)件
面臨挑戰(zhàn)
MSC Apex Generative Design的以功能為導(dǎo)向的組件優(yōu)化誕生于帕德博恩大學(xué)直接制造研究中心與工業(yè)合作伙伴的一個研究項目。為重新設(shè)計優(yōu)化項目確定并選擇了一個航空航天支架。現(xiàn)有的設(shè)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(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量廢棄物。
解決方案
MSC Apex Generative Design使設(shè)計項目能夠?qū)蓚€部分減少為一個部分，并將最大應(yīng)力減少一半。
圖1（從左到右）：傳統(tǒng)支架由兩部分組成，使用設(shè)計空間（綠色可見）和非設(shè)計空間（紅色可見）重新設(shè)計成一部分。
原始零件的幾何形狀被用作優(yōu)化過程的起點，以定義優(yōu)化引擎將使用的設(shè)計空間。圖1中所示的原始設(shè)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(shè)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(yōu)化設(shè)計需要滿足的一組設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)包括設(shè)計和非設(shè)計空間、連接點、材料特性和結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范。
標(biāo)準(zhǔn)拓?fù)鋬?yōu)化軟件追求質(zhì)量減輕或剛度增加等優(yōu)化目標(biāo)，但MSC Apex Generative Design在創(chuàng)建最佳輕量化設(shè)計的同時使用了明確定義的最大應(yīng)力目標(biāo)。在優(yōu)化過程中，從設(shè)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(chuàng)新，不再需要手動將優(yōu)化結(jié)果轉(zhuǎn)換成CAD幾何，從而在優(yōu)化過程中節(jié)省了大量時間。
在該組件的優(yōu)化過程中，生成了三個候選設(shè)計(圖2)來應(yīng)對挑戰(zhàn)。這三個候選設(shè)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(yōu)化選項。這三種設(shè)計方案最終在重量上只相差幾克，與原始設(shè)計相比，這三種設(shè)計方案的總重量減少了63%。
展開 案例分享 | 借助增材技術(shù)提高包裝行業(yè)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(dāng)前的案例，將初始幾何CAD模型導(dǎo)入到MSC Apex Generative Design中。優(yōu)化結(jié)果是根據(jù)此幾何形狀進(jìn)行設(shè)計的，設(shè)置必要的連接區(qū)域和設(shè)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(nèi)將復(fù)雜的初始幾何轉(zhuǎn)換為可直接打印的優(yōu)化模型。在優(yōu)化分析之前，只需要15分鐘即可完成添加邊界條件、設(shè)置優(yōu)化的目標(biāo)參數(shù)等準(zhǔn)備操作。
圖 1: 從以待優(yōu)化的CAD文件導(dǎo)入，到以待MSC Nastran驗證的CAD文件導(dǎo)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(yōu)化迭代就可以清晰而有意義地連接起來
結(jié)果
優(yōu)化服務(wù)器只需要18分鐘即可創(chuàng)建輕量化設(shè)計。計算時間如此的短，給客戶更多機會去嘗試不同的參數(shù)和變量，從而選擇最合適的設(shè)計。例如，特別輕巧的結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性而難以清洗。因此，最初選擇的是不太復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。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(fù)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(yōu)化結(jié)構(gòu)的正確位置中。優(yōu)化算法對新結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多次迭代處理，以創(chuàng)建平滑的連接和過渡。
展開 
設(shè)計仿真 | MSC Apex創(chuàng)成式設(shè)計讓電動自動車制造商提供更輕松的騎行體驗
由于現(xiàn)有的零件設(shè)計無法實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效，高質(zhì)量的增材制造，Krause DiMaTec決定使用MSC Apex Generative Design軟件進(jìn)行零件幾何形狀的優(yōu)化，以開發(fā)適合增材工藝的設(shè)計。這種創(chuàng)新的優(yōu)化技術(shù)產(chǎn)生的仿生結(jié)構(gòu)在滿足零件性能需求的同時實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)輕量化。通過對零件進(jìn)行徹底重新設(shè)計，最終在工程要求與良好工藝性之間取得了理想平衡。
環(huán)法賽段作為優(yōu)化依據(jù)
為了準(zhǔn)備重新設(shè)計模型，將發(fā)動機及其接口、自行車連接點和原始適配器的模型導(dǎo)入MSC Apex Generative Design軟件中，我們推導(dǎo)出一個設(shè)計空間，在這個空間里，允許算法在仿真環(huán)境中進(jìn)行材料布局。同時，軟件提供的工具還可以定義非設(shè)計空間，包括自行車和發(fā)動機上的固定連接點。
為了確定負(fù)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(huán)法自行車賽期間自行車手Andre Greipel的載荷數(shù)據(jù)，為設(shè)計提供了一個真實的高強度載荷依據(jù)。基于這些數(shù)據(jù)，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(yōu)化模型。此外，Krause DiMaTec還考慮了潛在的特殊情況，例如發(fā)生碰撞時踏板兩側(cè)的組件或負(fù)載的影響。最終確定了總共17種負(fù)載情況，確保了優(yōu)化設(shè)計的魯棒性，能夠應(yīng)對日常使用中的各種挑戰(zhàn)。
從0到55：快速減重
在第一次優(yōu)化中，僅對底座的上部和自行車連接的底座進(jìn)行了優(yōu)化。這個設(shè)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(jìn)一步減輕重量，將適配器納入下一步的優(yōu)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(shè)計相比，該設(shè)計的重量減輕了55%，負(fù)載下的變形減少了90%。
展開 設(shè)計仿真 | 軸承座創(chuàng)成式設(shè)計到增材制造工藝仿真應(yīng)用
01
創(chuàng)成式設(shè)計解決方案
海克斯康的創(chuàng)成式設(shè)計軟件MSC Apex Generative Design具有增材制造工藝做結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化功能，一改傳統(tǒng)拓?fù)鋬?yōu)化軟件操作復(fù)雜、需多個平臺（多個人員）數(shù)據(jù)傳遞、結(jié)構(gòu)強度不足等弊端，堅持做具有高度自動化、操作簡單、以應(yīng)力為導(dǎo)向的創(chuàng)成式設(shè)計平臺，創(chuàng)建光順、輕質(zhì)、一體的“有機”結(jié)構(gòu)設(shè)計，真正做到為增材制造提供質(zhì)量好、重量輕、結(jié)構(gòu)美觀的產(chǎn)品設(shè)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(nèi)外增材制造加工領(lǐng)域享有很高的知名度，作為為全球客戶服務(wù)的增材制造的仿真解決方案，Simufact Additive可對粉床熔融、粘結(jié)劑噴射、機加等增材制造工藝進(jìn)行仿真分析。Simufact Additive軟件主要工作內(nèi)容是在3D金屬打印前，通過對打印過程、掃描策略、工藝參數(shù)、基板螺釘卸載、線割、熱處理、HIP、支撐移除等過程仿真，預(yù)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(yōu)化、變形補償自動迭代優(yōu)化功能，幫助用戶優(yōu)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(xiàn)一次打印成功，降低試錯次數(shù)，從而節(jié)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(shè)計和工藝仿真的解決方案。
02
軸承座應(yīng)用案例
海克斯康與GreenTeam及RENISHAW合作大學(xué)生方程式賽車的軸承座項目。
展開 直播預(yù)告 | 基于AGD創(chuàng)成式優(yōu)化設(shè)計及結(jié)構(gòu)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?fù)鋬?yōu)化，還能在鑄造工藝約束下完成設(shè)計迭代，助力企業(yè)攻克工藝與性能平衡難題。
面對產(chǎn)品性能需求升級，單一優(yōu)化結(jié)果難以契合工程實際，MSC Apex Generative Design 與 MSC Nastran 深度協(xié)同，海克斯康推出一體化快速驗證方案。用戶可一鍵將優(yōu)化模型導(dǎo)入 MSC Nastran 精細(xì)化驗證，也能通過嵌入MSC Nastran 求解器實現(xiàn) “優(yōu)化 - 驗證” 閉環(huán)迭代。這一方案顯著縮短開發(fā)周期，保障設(shè)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(lǐng)域的輕量化創(chuàng)新提供有力支撐。
本期直播講堂特邀海克斯康工業(yè)軟件結(jié)構(gòu)仿真高級工程師裴延軍，講師將聚焦傳統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計流程中跨平臺數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換導(dǎo)致幾何失真、邊界條件丟失引發(fā)驗證結(jié)果失效，以及 “優(yōu)化 - 導(dǎo)出 - 驗證 - 返工” 循環(huán)拖慢項目進(jìn)度等行業(yè)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(guān)注！
5月15日 14:00
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? 基于AGD的輕量化設(shè)計解決方案
? AGD優(yōu)化設(shè)計的技術(shù)優(yōu)勢
? AGD的應(yīng)用案例
? 基于AGD優(yōu)化設(shè)計及結(jié)構(gòu)快速驗證的一體化解決方案
裴延軍
海克斯康工業(yè)軟件結(jié)構(gòu)仿真高級工程師
具有10多年有限元仿真經(jīng)驗，在海克斯康負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)有限元產(chǎn)品售前售后支持、培訓(xùn)及咨詢項目實施。
展開 MSC Apex Generative Design 創(chuàng)成式設(shè)計引領(lǐng)3D打印
創(chuàng)成式設(shè)計（Generative Design）是一個人機交互、自我創(chuàng)新的過程。根據(jù)輸入者的設(shè)計意圖，通過”創(chuàng)成式”系統(tǒng)，生成潛在的可行性設(shè)計方案的幾何模型，然后進(jìn)行綜合對比，篩選出設(shè)計方案推送給設(shè)計者進(jìn)行最后的決策。
與拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計截然不同，拓?fù)鋬?yōu)化（Topology Optimization）是對給定的模型進(jìn)行分析，常見的是根據(jù)邊界條件進(jìn)行有限元分析，然后對模型變形或刪減來進(jìn)行優(yōu)化。
MSC 軟件公司作為全球多學(xué)科仿真的廠商。五十年來，MSC 軟件幫助企業(yè)提高了產(chǎn)品質(zhì)量、縮短了產(chǎn)品投入市場的時間并且降低了在設(shè)計和測試產(chǎn)品方面的成本。學(xué)術(shù)機構(gòu)、科研人員、學(xué)生使用 MSC 的技術(shù)擴(kuò)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(chuàng)新。Apex Generetive Design位于增材制造的前端，實現(xiàn)創(chuàng)成式設(shè)計，可快速完成減重和強度的最優(yōu)化設(shè)計，大大節(jié)省材料耗費，減少設(shè)計成本，縮短上市周期。 Apex Generetive Design可以聯(lián)合增材制造工藝仿真分析軟件simufact.additive進(jìn)行設(shè)計分析優(yōu)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(tǒng)的原始模型進(jìn)行優(yōu)化改良，輕松設(shè)計出具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)形狀的幾何體，降低用戶交互邏輯的復(fù)雜性，有效提高用戶的工作效率。該軟件在良好的結(jié)構(gòu)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(shè)計的始末都能夠進(jìn)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(jìn)行快速、輕松、甚至幾乎全自動地最佳部件設(shè)計，設(shè)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(yōu)質(zhì)輸入。
展開 設(shè)計仿真 | MSC Apex & Simufact實現(xiàn)鐵路鉸鏈輕量化與高精度增材制造
得益于海克斯康旗下的MSC Apex仿真平臺生成式設(shè)計帶來的重量優(yōu)化成果，這些部件能夠通過3D打印實現(xiàn)更具成本效益的生產(chǎn)。
面臨挑戰(zhàn)
貨運列車等設(shè)備資產(chǎn)壽命長達(dá)數(shù)十年，導(dǎo)致備件難以長期儲備。設(shè)備故障時，備件采購成為運營商的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：運營商與制造商常需在缺乏原始生產(chǎn)工具甚至設(shè)計數(shù)據(jù)的情況下，設(shè)法制造單個替換部件以維持運行。
傳統(tǒng)制造工藝（如模具制作）生產(chǎn)老舊零件周期長、成本高，且依賴頻繁的設(shè)備調(diào)整。增材制造（3D打印）則提供了突破性方案——無需模具即可靈活快速生產(chǎn)備件，這對緊急搶修至關(guān)重要。然而，現(xiàn)有零件設(shè)計往往不適配增材制造，可能因需熔化大量材料而增加生產(chǎn)時間和成本（主要受材料與設(shè)備運行時間驅(qū)動）。因此，制造商亟需一種能夠快速生成定制化零件設(shè)計且節(jié)省人力的方案。
集成式輕量化設(shè)計方案
本項目需要優(yōu)化的部件是用于礦石運輸?shù)拈_放式轉(zhuǎn)向架散裝貨車的自動耦合器切換軸。該部件可使列車操作員在15米長車廂的手動/自動耦合模式間切換，并手動解除載貨空間超60立方米的貨運車廂駐車制動。
在優(yōu)化過程中，首先將原始部件導(dǎo)入MSC Apex Generative Design軟件平臺。利用幾何工具在現(xiàn)有空間基礎(chǔ)上擴(kuò)展了設(shè)計空間（即算法允許布置材料的區(qū)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(zhì)。功能表面預(yù)留了后續(xù)切削加工的余量，并作為非設(shè)計區(qū)域鎖定以避免被算法修改。通過整合運行過程中產(chǎn)生的各類作用力，將其歸納為載荷工況輸入系統(tǒng)。隨后啟動優(yōu)化程序，通過設(shè)定不同的最大允許應(yīng)力閾值，直接生成多種輕量化設(shè)計方案。
通過優(yōu)化獲得的最優(yōu)方案成功將部件重量減輕至原設(shè)計的50%。
展開 展會邀請 | 智造未來，數(shù)字先行— 海克斯康開啟2025 TCT Asia增材之旅
Aerospike發(fā)動機——世界上最復(fù)雜的零件之一，用Titan.Core僅計算了8’11’’就完成了打印數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，RAM僅占用了4GB
亮點.3
MSC Apex Generative Design DfAM
HEXAGON
MSC Apex Generative Design DfAM創(chuàng)成式設(shè)計解決方案：
MSC Apex GD創(chuàng)成式設(shè)計是基于直觀的CAE環(huán)境MSC Apex構(gòu)建的全自動生成設(shè)計的解決方案。它在后臺采用了革新的創(chuàng)成式設(shè)計引擎的同時，充分利用了MSC Apex所有易學(xué)易用的功能。這種優(yōu)勢的結(jié)合大大減少了設(shè)計優(yōu)化工作流程中所需的工作量。
MSC Apex GD創(chuàng)成式設(shè)計專門用于生成只有增材過程才能制造的詳細(xì)且高度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。這種基于應(yīng)力的創(chuàng)新算法通過最小化質(zhì)量來產(chǎn)生優(yōu)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(jié)構(gòu)工程有機結(jié)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(shù)應(yīng)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(fā)新材料的關(guān)鍵。用戶可以顯著地減少物理測試，了解驅(qū)動材料性能的關(guān)鍵參數(shù)，并輕松創(chuàng)建新的材料系統(tǒng)，如輕量化點陣結(jié)構(gòu)，從而為更創(chuàng)新的設(shè)計打開大門。
亮點.5
VG software
HEXAGON
VG工業(yè)CT軟件實現(xiàn)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(shù)據(jù)分析功能，幫助用戶更好地理解和優(yōu)化打印過程。
展開 好家伙！Altair Inspire求解慢，數(shù)據(jù)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(yù)告-增材制造結(jié)構(gòu)設(shè)計-切片-工藝優(yōu)化仿真全流程解決方案
3月14日 14:00
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直播內(nèi)容聚焦
?? 增材制造創(chuàng)成式設(shè)計方案（MSC Apex Generative Design）及案例介紹
?? 增材制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備專業(yè)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(jié)劑噴射成型仿真模塊介紹
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?? 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?zhǔn)椒治鼋榻B
徐蕾
海克斯康工業(yè)軟件技術(shù)專家
具有多年增材制造仿真經(jīng)驗，廣泛了解國內(nèi)外客戶在增材制造領(lǐng)域中的仿真需求以及發(fā)展現(xiàn)狀，支持過國內(nèi)航空、汽車、醫(yī)療、能源、機械、電子等各領(lǐng)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。
展開 喜訊！海克斯康 Simufact Additive 斬獲 TCT Asia 2024最佳軟件獎
海克斯康創(chuàng)成式設(shè)計軟件MSC Apex Generative Design，打破傳統(tǒng)拓?fù)鋬?yōu)化流程，從CAD設(shè)計空間和非設(shè)計空間約束，加載實際載荷工況，以應(yīng)力為向?qū)В暂p量化為目標(biāo)，自動迭代、自動光順處理，基于GPU高速求解，迭代過程中自動驗證結(jié)構(gòu)應(yīng)力，快速幫助用戶設(shè)計出用于3D打印的結(jié)構(gòu)件，快速、高效、多樣性并具有創(chuàng)新地設(shè)計出質(zhì)量輕、性能好的零件。
AM studio是增材制造行業(yè)專業(yè)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)從stl模型到打印機可識別打印文件的全流程方案解決。軟件將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備拆解為6個步驟，分別為Start（確定機器、材料）、Orientation（零件導(dǎo)入、網(wǎng)格檢查與修復(fù)、零件擺放）、Support（自動計算/手動編輯懸垂區(qū)域、支撐設(shè)計與生成）、Nesting（手動/自動排版）、Build Process（確定切片與填充工藝參數(shù)、過程仿真與反變形）、Viewer（查看切片/填充數(shù)據(jù)、成本預(yù)估）。使用AM studio進(jìn)行激光選區(qū)熔化工藝的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，能夠縮短工藝開發(fā)周期、節(jié)省原材料和打印時間。
AtlaScan全新高幀率升級方案，是革命性藍(lán)光產(chǎn)品AtlaScan的又一次革新蛻變。它在秉承原系列超大掃描范圍、超高精度、超強適應(yīng)性等強大基因的基礎(chǔ)上，通過創(chuàng)新升級設(shè)備軟硬件，實現(xiàn)了掃描速率的突破性提升，為“快速三維建模”樹立了新標(biāo)桿，尤其針對自動化等高集成度項目，可為用戶帶來檢測效率質(zhì)的飛躍。
展開 設(shè)計仿真 | 面向增材制造工藝的打印數(shù)據(jù)準(zhǔn)備解決方案
圖：海克斯康增材制造工藝方案示意
03 金屬增材制造工藝打印數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(zhǔn)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。
AM Studio可以基于不同的權(quán)重影響，自動計算零件的擺放角度，輔助零件定向設(shè)計。軟件在Orientation Maps中提供了一個特別友好的圖形顯示，考慮因素包括打印時間、支撐質(zhì)量、變形趨勢等，通過不同權(quán)重的選擇，可以直接顯示定向預(yù)覽，更直觀的顯示定向。
圖：AM Studio輔助定向
AM Studio在支撐創(chuàng)建功能中也非常有特點，包含塊支撐、線支撐、桿支撐、自適應(yīng)胞元支撐、樹形支撐等多種支撐創(chuàng)建功能，而且支撐創(chuàng)建時可以組合不同類型的支撐進(jìn)行支撐創(chuàng)建，支撐創(chuàng)建高效，此功能也集成到Simufact Additive，詳細(xì)內(nèi)容請參考設(shè)計仿真| Simufact Additive增材制造支撐創(chuàng)建功能。
圖：AM Studio支撐創(chuàng)建
AM Studio的定位和排布功能，可以對單個零件進(jìn)行自動填充打印機的基板，以最具成本效益的方式進(jìn)行3D打印。同時所有版本的支撐參數(shù)等參數(shù)都是相同的，更改參數(shù)只需要在一個零件上進(jìn)行更改，更改后自動對應(yīng)所有零件，參數(shù)更改便捷快速。
展開 GPU引領(lǐng)CAE仿真算力革命
海克斯康的MSC Apex Generative Design借助NVIDIA的CUDA框架，實現(xiàn)了設(shè)計、網(wǎng)格化和分析功能的融合。
西門子2022年發(fā)布了首個GPU版本的Simcenter STAR-CCM+，專注于車輛外部空氣動力學(xué)應(yīng)用。
Altair在2022年前后也發(fā)布了全GPU版本的LBM求解器。
達(dá)索系統(tǒng)（Dassault Systèmes）在電磁仿真中采用了GPU版本的時域有限差分方法。
Dyna和Nastran也采用了GPU技術(shù)，加速線性方程組的求解。
2024年，COMSOL Multiphysics發(fā)布了GPU版本的聲學(xué)仿真求解器。
截至目前，已有來自10多個ISV的120多個CAE應(yīng)用通過GPU實現(xiàn)了加速。隨著GPU自身的持續(xù)升級和優(yōu)化，CAE仿真獲得了更高的性能和更好的擴(kuò)展性。
當(dāng)前，云道智造也在積極探索GPU加速技術(shù)，通過引入更高的算力提升仿真效率，助力客戶降低硬件成本，縮短研發(fā)周期，加速產(chǎn)品上市進(jìn)程，增強市場競爭力。
在今年即將發(fā)布的伏圖（Simdroid）6.0中，我們將正式推出GPU版本的求解器。該版本采用純原生GPU方案，摒棄了傳統(tǒng)的異構(gòu)加速方案，所有內(nèi)存分配和計算均在GPU上進(jìn)行，避免了CPU和GPU之間數(shù)據(jù)交換造成的性能損失，從而充分發(fā)揮GPU的計算能力，加速仿真求解，顯著提升軟件性能，降低硬件成本與功耗。此外，該原生GPU求解器采用雙精度計算，確保與傳統(tǒng)CPU求解器相同的計算精度，為用戶帶來高效且可靠的仿真體驗。
例如，在伏圖-電子散熱模塊（Simdroid-EC）中，針對強迫對流散熱、液冷散熱等場景，與傳統(tǒng)CPU計算（Intel i7，8核并行）相比，使用單塊NVIDIA A4000顯卡（其價格和Intel i7相當(dāng)），計算時長可顯著縮短一半以上，極大提升了仿真效率。
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