增材制造設(shè)計的案例
基于正向設(shè)計和增材制造的高端研發(fā)與先進制造整體解決方案
增材制造是指基于類似數(shù)學微積分的離散-堆積原理，由零件三維數(shù)據(jù)驅(qū)動和計算機自動控制實現(xiàn)精確可控的，逐層增加材料直接制造零件的數(shù)字制造技術(shù)。相比減材和等材制造，增材制造無模具、無工裝，但它絕不僅僅是一種新的制造加工工藝方法，而是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命中將會改變?nèi)祟惿a(chǎn)方式和生活方式的重要引擎和顛覆性技術(shù)體系。這種顛覆性體現(xiàn)在，除了這種新的制造工藝自身帶來的優(yōu)勢以外，更重要的是，它實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計、高性能材料制備、復(fù)雜構(gòu)件制造的一體化，并為宏觀上的結(jié)構(gòu)設(shè)計和微觀上的材料制備帶來革命性的變化。
增材制造技術(shù)背后的增材思維是一場設(shè)計的革命，它完全打開了設(shè)計枷鎖，DFM（制造）、DFA（裝配）等基于減材制造的傳統(tǒng)設(shè)計方法少有用武之地，設(shè)計人員可以真正回歸用戶需求，進行面向功能的設(shè)計（DFF）或面向增材制造的設(shè)計（DFAM），按照價值、功能和能量的觀點，使設(shè)計與工藝、設(shè)計與制造之間不再是因果與順序關(guān)系而是互為激勵的活系統(tǒng)，以效法自然的方式實現(xiàn)大型/超大型構(gòu)件或結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、復(fù)雜/超復(fù)雜構(gòu)件或結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、多品種小批量個性化產(chǎn)品的低成本創(chuàng)新設(shè)計和快速制造，乃至創(chuàng)造超常結(jié)構(gòu)實現(xiàn)超常功能。
安世亞太經(jīng)過多年基于對系統(tǒng)工程、產(chǎn)品正向設(shè)計和仿真分析的實際應(yīng)用經(jīng)驗，結(jié)合增材行業(yè)應(yīng)用的深刻題解，脫胎于資源全局優(yōu)化配置的創(chuàng)新商業(yè)模式，提出了基于正向設(shè)計和增材制造的高端研發(fā)與先進制造整體解決方案，為《中國制造2025》中的設(shè)計制造一體化提供可落地實施的解決方案。
展開 看西門子增材制造設(shè)計實驗室如何促進3D打印的應(yīng)用創(chuàng)新？
增材制造/3D打印是一種不同于以往的材料加工工藝，通過零件的設(shè)計優(yōu)化以及增材制造工藝，能夠創(chuàng)造出全新的結(jié)構(gòu)，甚至是實現(xiàn)以前不可能實現(xiàn)的功能。正是基于對增材制造這些優(yōu)勢的重視，西門子在柏林開設(shè)了增材制造設(shè)計實驗室。
西門子認為要充分利用增材制造技術(shù)，重塑設(shè)計思維是必不可少的前提，工程師們需要突破傳統(tǒng)工藝下所形成的思維，采用全新的認知方法進行3D打印零部件的設(shè)計。培養(yǎng)增材制造思維能力，推動產(chǎn)品創(chuàng)新，是西門子設(shè)立增材制造設(shè)計實驗室背后的含義。
1 協(xié)作開發(fā)創(chuàng)新零件和增材制造軟件
在西門子柏林增材制造設(shè)計實驗室中，有一個由30人組成的專業(yè)團隊，包括計算機設(shè)計專家、模擬專家和制造工藝流程專家，該團隊利用他們的專業(yè)知識，和西門子各個業(yè)務(wù)領(lǐng)域共同研發(fā)具體項目。如有必要，他們可以在現(xiàn)場就給出建議，例如當業(yè)務(wù)部門與客戶探討是否有增材制造方面的合作可能性時，專家團隊可以在討論結(jié)束時就將零件是否適合進行增材制造等建議反饋給客戶。
2 虛擬空間中的協(xié)同工作
在實驗室中，有兩個工作站可供工程師設(shè)計新零件，工作站包括西門子NX設(shè)計軟件和拓撲優(yōu)化軟件在內(nèi)的全套數(shù)字化設(shè)計解決方案。
展開 創(chuàng)成式設(shè)計與增材制造，顛覆傳統(tǒng)設(shè)計制造模式
通過優(yōu)化過程可確定理想的材料布局，而通過增材制造技術(shù)則可構(gòu)造出更接近這一理想設(shè)計的形狀。
圖：天線支架的最終設(shè)計 天線支架的設(shè)計流程
創(chuàng)成式設(shè)計和增材制造的巧妙結(jié)合使輕量化設(shè)計上升到一個全新的高度，這種制造流程能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)高效的部件。最終設(shè)計非常接近于優(yōu)化結(jié)果給出的理想設(shè)計方案。剛度更高、質(zhì)量更輕的部件極大程度地幫助減少了發(fā)射航天器和衛(wèi)星的成本。
總之，隨著增材制造技術(shù)的日益成熟，個性化、輕量化設(shè)計將越來越受到設(shè)計師的青睞，創(chuàng)成式設(shè)計與增材制造的融合技術(shù)正在幫助各行業(yè)的設(shè)計師實現(xiàn)更多的突破。
展開 醫(yī)療行業(yè)增材制造白皮書，巴斯夫Forward AM
然而，發(fā)揮增材制造在醫(yī)療方面的全部潛力仍然面臨挑戰(zhàn)。這種創(chuàng)新技術(shù)雖然可以提供極大的自由度，但實現(xiàn)這種自由度需要專家指導、專業(yè)工具和高性能材料的支持。Forward AM 為醫(yī)療行業(yè)客戶提供一站式解決方案，包括廣泛的產(chǎn)品組合以及深厚的材料專業(yè)知識、端至端虛擬工程設(shè)計以及行業(yè)領(lǐng)先的增材制造流程專業(yè)知識。在本白皮書中，F(xiàn)orward AM 將探究增材制造在醫(yī)療應(yīng)用中的關(guān)鍵因素，如：
醫(yī)療應(yīng)用的認證和規(guī)范
醫(yī)療行業(yè)的增材制造設(shè)計流程
醫(yī)療項目的增材制造材料選擇
△巴斯夫 Forward AM通過生物相容性的材料列表
醫(yī)療應(yīng)用的增材制造設(shè)計工作流程
增材制造創(chuàng)造一系列醫(yī)療應(yīng)用機會。但是，需要認識到并理解各種設(shè)計和其他因素，以獲得所有預(yù)期效益，優(yōu)化從最初設(shè)計理念到成品的時間和資源。這就是為什么必須從明確定義的增材制造設(shè)計工作流程開始的原因。
Forward AM 擁有專門的服務(wù)和解決方案來定義和支持醫(yī)療應(yīng)用的整個增材制造設(shè)計工作流程。該部門專門從事零件設(shè)計優(yōu)化、零件和工藝性能模擬、最佳匹配 3D 打印工藝咨詢、低負荷零件行為測試以及包括涂層在內(nèi)的后處理。
巴斯夫虛擬工程套件 Ultrasim? 是一個強大的數(shù)字工作流程，支持智能搜索最佳幾何構(gòu)造，以滿足應(yīng)用程序獨特的機械性能要求。這使得創(chuàng)建晶體結(jié)構(gòu)成為可能，這種結(jié)構(gòu)可以在不同區(qū)域提供不同水平的剛度，甚至可以模擬吸收和反彈行為，從而優(yōu)化鞋墊等醫(yī)療應(yīng)用的舒適度和性能。
展開 
設(shè)計仿真 | 革命性的增材制造用于冷板設(shè)計：一種新的CFD工作流程
通過增材制造對冷板和換熱器設(shè)計進行熱流體分析的新工作流程
Part.01
增材制造的創(chuàng)新及其實際應(yīng)用
增材制造（AM）是一種通過分層材料創(chuàng)建三維零件的過程，通常由數(shù)字3D模型數(shù)據(jù)指導。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，AM具有以下優(yōu)勢：
? 設(shè)計自由
? 高效的材料使用等
隨著金屬AM的進步，顯著的成本降低和精度的提高促進了實際應(yīng)用。
此外，新材料和新工藝的發(fā)展刺激了制造業(yè)的創(chuàng)新轉(zhuǎn)型。值得注意的是，與熱管理和冷卻相關(guān)的應(yīng)用正在引起人們的關(guān)注。冷卻裝置和熱交換器的新設(shè)計利用了AM提供的設(shè)計靈活性。例如，與傳統(tǒng)設(shè)計相比，汽車電力電子設(shè)備的冷板現(xiàn)在提供了三倍的表面積。相機等消費品的散熱性能提高了24%，展示了AM對熱管理和冷卻技術(shù)的革命性影響
Part.02
使用增材制造設(shè)計冷卻裝置的技術(shù)挑戰(zhàn)
使用AM設(shè)計用于熱管理和冷卻應(yīng)用的冷板和熱交換器存在幾個技術(shù)挑戰(zhàn)，包括：
1)優(yōu)化流量；
2)優(yōu)化傳熱性能；
3)除了流體和熱性能外，還必須評估可制造性。
Part.03
CAE分析對增材制造的挑戰(zhàn)
在大多數(shù)計算機輔助工程（CAE）工作流程中，在CAD中創(chuàng)建三維形狀，然后將其導入CAE工具以生成體網(wǎng)格。然而，AM特定的建模工具使用隱式表示，而不是零件形狀的邊界表示（B-rep）。隱式表示使用一個字段來表示對象，該字段確定空間中的點是在對象內(nèi)部還是外部。這允許非常復(fù)雜和靈活的設(shè)計，使其成為AM的理想建模方法。
然而，在CAE中使用隱式表示帶來了挑戰(zhàn)。許多CAE工具需要曲面網(wǎng)格來生成體網(wǎng)格。因此，在CAD中創(chuàng)建表面網(wǎng)格，例如STL文件，并將其導入CAE工具，或者CAE工具本身具有從CAD數(shù)據(jù)生成表面網(wǎng)格的能力。
在隱式表示的情況下，還需要創(chuàng)建曲面網(wǎng)格。
展開 考慮增材制造工藝的結(jié)構(gòu)設(shè)計簡介
增材制造的一大優(yōu)勢是可以制造復(fù)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 白皮書 | Ansys在增材制造領(lǐng)域的仿真驅(qū)動產(chǎn)品研發(fā)愿景
增材制
造（也被稱為“3D 打印”）有望極大地改變產(chǎn)品構(gòu)思和設(shè)計的方式。通過增材工藝可實現(xiàn)前所未有的設(shè)計復(fù)雜性和設(shè)計自由度。完整的子裝配體能一次打印成型，消除了成本高昂的連接操作。零部件能實現(xiàn)訂單式的小批量定制與生產(chǎn)。無論是在家中、工作中、戰(zhàn)場上還是在裝配線上，零部件都能隨時隨地按需生產(chǎn)。為實現(xiàn)增材制造的普及化及其愿景，需要對當前的設(shè)計和仿真工具進行大刀闊斧的升級。
介紹
增材制造(AM)雖然實際上已存在數(shù)十年之久，但一直主要服務(wù)于原型構(gòu)建和加工市場，直到最近打印機領(lǐng)域取得相應(yīng)發(fā)展才使增材制造開始轉(zhuǎn)向應(yīng)用于主流零部件的生產(chǎn)市場。隨著面向金屬加工的可靠高性能打印機的出現(xiàn)，增材制造越來越多地被用于為汽車和航空航天等高度工程領(lǐng)域生產(chǎn)輕量級設(shè)計。此外，隨著新興打印機制造商的不斷涌現(xiàn)以及現(xiàn)有生產(chǎn)線的快速大力升級，增材制造領(lǐng)域正在迅速發(fā)展演進。世界各地正在投入大量資金開展研究，以進一步了解和控制打印工藝、材料特性描述及零部件制造的其它方面。ANSYS 一直與這一領(lǐng)域的許多研究人員和機構(gòu)保持密切合作，以便在這個不斷發(fā)展的領(lǐng)域中搶占先機。
雖然許多人會爭辯說我們?nèi)匀惶幱凇凹夹g(shù)成熟度曲線”的初期階段，但實際上，不僅有許多公司已經(jīng)開始在生產(chǎn)中積極地使用增材制造，而且還有更多的公司已經(jīng)購買了打印機，并且正在探索其潛在效益。
為了讓增材制造成為主流，不僅需要在打印機硬件方面取得進展，同樣需要在設(shè)計軟件和仿真軟件上實現(xiàn)發(fā)展。ANSYS 具有得天獨厚的定位，能夠發(fā)揮其在仿真驅(qū)動產(chǎn)品研發(fā)(SDPD)領(lǐng)域的長期優(yōu)勢，以推動增材制造成為市場主流。
當前面臨的挑戰(zhàn)
目前，零部件設(shè)計與打印面臨著三大挑戰(zhàn)。
展開 有“法”可依，DfAM增材制造設(shè)計沒你想的那么難
通過有效的增材制造技術(shù)可以優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計和3D打印制造流程，節(jié)省時間和成本，提高生產(chǎn)效率
。
通過實踐和經(jīng)驗的總結(jié)，我們將DfAM增材設(shè)計制造過程劃分為
啟動、設(shè)計、仿真、制造、質(zhì)檢
幾個節(jié)點。鑒于DfAM增材設(shè)計制造的本質(zhì)就在于回歸設(shè)計的本源，面向功能，回歸產(chǎn)品的構(gòu)想。因此要實現(xiàn)全鏈條的控制和設(shè)計，我們的設(shè)計不單單局限在設(shè)計維度，還要把仿真、制造、甚至質(zhì)檢等流程，融合到我們的設(shè)計流程中，把觀念提取出來，統(tǒng)稱設(shè)計流程，或設(shè)計范式，真正為產(chǎn)品正向設(shè)計服務(wù)。
增材設(shè)計制造真正改變的是什么，最重要的部分是
增材思維的設(shè)計
。第一，增材思維現(xiàn)在整體上是一種
選擇
，一種材料、一種工藝，這種材料和工藝決定了工業(yè)品的基本屬性。比如說從成本上來講，設(shè)備的控件時間是一個核心的要素，時間和成本是直接相關(guān)聯(lián)的。第二，
創(chuàng)新
。增材真正增加附加值的部分就是我們所說的增材思維底層技術(shù)庫，這個是我們核心的增材思維設(shè)計點，因為增材的出現(xiàn)，我們才能有出現(xiàn)梯度混合材料、微通道的設(shè)計、晶格庫的可能性，因為我們有整體的設(shè)計思路，才能做到真正的突破及顛覆性的創(chuàng)新。
展開 報名倒計時：ANSYS 增材制造設(shè)計及過程仿真技術(shù)論壇（上海TCT同期）
2019 ANSYS增材制造設(shè)計及過程仿真技術(shù)論壇的邀請函發(fā)出后，報名熱烈，會議6天倒計時，目前僅有少量席位剩余，誠邀大家盡快報名。
本次會議免費，為TCT展會同期開展的仿真專題論壇，將于2月22日下午在上海卓美亞喜馬拉雅酒店隆重舉行。
ANSYS公司于2017年底宣布成功收購高級增材制造仿真技術(shù)領(lǐng)導者3DSIM，并和卡耐基梅隆大學，美國制造American-Make, General Electric, SLM Solutions, Granta等集團公司開展了大量基于增材制造的設(shè)計和工業(yè)優(yōu)化仿真工作，積累了豐富的經(jīng)驗。
此次由ANSYS首次主辦的會議邀請到了ANSYS全球增材產(chǎn)品高級研發(fā)經(jīng)理Chris Robinson先生(曾就職于Sandia National Laboratories, Utah State University, NAVAIR, Boeing, 3DSIM)，ANSYS美國資深增材技術(shù)專家James Yang先生（曾就職于GE Aviation and GE Additive），ANSYS印度結(jié)構(gòu)產(chǎn)品開發(fā)資深專家Mukul Atri先生共同為大家介紹ANSYS全新的增材仿真解決方案，將面向國內(nèi)用戶企業(yè)首次發(fā)布ANSYS Additive Suite 2019 R1全新升級版，并展望增材制造仿真在全球發(fā)展的趨勢及重要的應(yīng)用前景，會議還邀請到SLM Solutions中國區(qū)總經(jīng)理馬建立先生帶來了精彩演講。
展開 面向3D打印-增材制造的先進設(shè)計案例與完整流程
3D打印-增材制造的一大潛力是可以制造復(fù)雜設(shè)計的產(chǎn)品，使得很多我們原來所熟悉的產(chǎn)品變得跟原來的設(shè)計相比零件更少，材料更少，具備同樣甚至更好的力學性能，可以說增材制造為設(shè)計師們打開了一個全新的領(lǐng)域。
在增材制造的加工工藝中，設(shè)計師可以更多的去關(guān)注這個產(chǎn)品要實現(xiàn)的性能目標是什么？可以設(shè)計一個具有相同功能特性的產(chǎn)品而使用較少的材料嗎？怎樣獲得成本節(jié)約？正是增材制造的靈活性使得零件正變得越來越復(fù)雜、更集成、更輕，同時滿足產(chǎn)品的性能要求。
本期，谷.專欄通過介紹基于拓撲優(yōu)化的先進設(shè)計經(jīng)典案例來理解發(fā)揮增材制造潛力的設(shè)計特點，并通過安世中德介紹的面向增材制造的先進設(shè)計完整過程的介紹來分享仿真優(yōu)化為核心的增材制造設(shè)計思維。
案例：通訊衛(wèi)星支架結(jié)構(gòu)經(jīng)過拓撲優(yōu)化的再設(shè)計，去掉了44個鉚釘成為一體化結(jié)構(gòu)，重量減輕了35%，而剛性卻提高了40%。
案例：機器人機械臂的增材設(shè)計流程在ANSYS平臺下完成，對其兩個機械臂部件進行設(shè)計優(yōu)化，流程包括拓撲優(yōu)化、結(jié)構(gòu)光順、模型驗證，并通過3D打印制造。優(yōu)化結(jié)果在最大應(yīng)力和最大變形相當?shù)那闆r下，重量減少了40%。
一個完整的面向增材制造的先進設(shè)計流程通常包括如下幾個步驟：
Step1
拓撲優(yōu)化：確定概念設(shè)計。
Step2
后拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計：包括模型光順處理、實體化、點陣結(jié)構(gòu)設(shè)計等。
Step3
設(shè)計驗證：對設(shè)計方案進行性能仿真，確定其符合設(shè)計要求。
Step4
參數(shù)優(yōu)化：在設(shè)計驗證的基礎(chǔ)上進一步進行詳細的設(shè)計優(yōu)化和定型。
來源：安世中德
拓撲優(yōu)化
拓撲優(yōu)化基于已知的設(shè)計空間和工況條件以及設(shè)計約束，考慮工藝約束，比如增材制造的懸垂角，確定剛度最大、質(zhì)量最小的設(shè)計方案。
展開 前沿研究丨基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機器學習方法在增材制造全鏈條中的應(yīng)用
3.史玉升教授：4D打印智能構(gòu)件的增材制造技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域
4.大型零件增材制造整合設(shè)計，看GE增材高級設(shè)計工程師如何說
尋找增材制造的那根肋骨—DfAM與工藝仿真之路
01增材制造豐富“材料之美”
增材制造（AM）即3D打印技術(shù)，自問世以來已經(jīng)不斷發(fā)展蛻變出數(shù)十種制造方式，實現(xiàn)了多尺度自由且豐富的“材料之美”。無論從碳纖維、陶瓷、金屬及貴金屬和仿生3D打印及形狀記憶（4D打印）的發(fā)展，增材制造作為一種顛覆性新技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在航空航天、醫(yī)學、模具、藝術(shù)設(shè)計和創(chuàng)新教育等領(lǐng)域，成為推動創(chuàng)新的重要推手，為工業(yè)發(fā)展帶來變革。
作為航空發(fā)動機和燃氣輪機的關(guān)鍵零部件之一的空心渦輪葉片，其運轉(zhuǎn)過程一直處于高溫、高壓等極端工作環(huán)境中。從傳統(tǒng)的熔模精鑄工藝，流程復(fù)雜且配套設(shè)備依賴性強，合格率和生產(chǎn)效率受限，到增材制造技術(shù)的加入，無論是光固化技術(shù)快速制備精鑄用陶瓷型芯，或是選區(qū)激光熔化技術(shù)(SLM)直接打印合金葉片，使用傳統(tǒng)鑄造難以實現(xiàn)的雙層壁、擾流柱和高精度氣膜孔等特殊復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在材料逐點熔化逐層生長的3D打印技術(shù)面前變得自然且高效。增材制造帶來的不僅是成本降低，更是設(shè)計-制造周期的有效縮短和設(shè)計自由度的不斷拓寬。
高/低壓渦輪轉(zhuǎn)子 圖源：《航空制造技術(shù)》2021年09期
02仿真幫助增材制造控性控形
目前由于增材行業(yè)標準不完善、系統(tǒng)性應(yīng)用研究待深入，無論對于生產(chǎn)或者研發(fā)，在零件制造生產(chǎn)中的精度調(diào)控和打印過程材料物性變化、形態(tài)演化、組織轉(zhuǎn)化的深入研究過程中均存在著挑戰(zhàn)。而DfAM增材制造設(shè)計一體化流程正是從工業(yè)需求出發(fā)，使用DfAM基于增材思維的正向設(shè)計，從設(shè)計端充分發(fā)揮增材制造的優(yōu)勢并顧及增材制造對于材料/尺寸/工藝的限制，考慮特征尺寸約束，進行控形控性設(shè)計；進行多尺度仿真，實現(xiàn)設(shè)計的快速驗證迭代。
展開 DfAM專欄 | nTopology—面向增材制造的高效設(shè)計平臺
nTopology是一款面向增材制造的高效設(shè)計平臺，平臺預(yù)置了大量增材制造常用的設(shè)計工具包，工程師通過調(diào)用若干個預(yù)置工具包、或自主開發(fā)定制的工具包，建立一個工作流，實現(xiàn)復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計。nTopology集合了的強大幾何建模和仿真分析功能，并充分考慮增材制造的工藝特點，能夠幫助工程師快速掌握面向增材制造的設(shè)計方法，充分發(fā)揮增材制造帶來的廣闊自由度，同時可重復(fù)使用的工作流使得設(shè)計流程自動化，大大提高設(shè)計效率。
展開 官方免費 | Ansys增材制造解決方案2020 R1新功能介紹
直播簡介
想了解增材制造卻毫無頭緒？想優(yōu)化現(xiàn)有零件并3D打印卻無從下手？想成功打印金屬零件卻屢屢失敗？想研發(fā)新材料的工藝參數(shù)卻勞心勞力？ANSYS Additive Suite涵蓋整個工作流程——從增材制造設(shè)計 (DfAM) 到驗證、打印數(shù)據(jù)準備、工藝仿真和材料研發(fā)。該綜合型解決方案可幫助結(jié)構(gòu)設(shè)計師、工藝工程師和質(zhì)量分析師避免生產(chǎn)失敗，并制造精確符合設(shè)計規(guī)格的部件。您將在本場網(wǎng)絡(luò)研討會上深入了解ANSYS Additive Suite，以及2020 R1新版本功能，更多國內(nèi)外成功案例將在會上做分享。
適宜人群
增材制造相關(guān)廠商（打印服務(wù)中心、金屬設(shè)備制造商），以及對拓撲優(yōu)化增材制造設(shè)計感興趣的設(shè)計部門（汽車、航空航天等）。
時間安排
2020年3月10日 16：00
講師簡介
全玨玲
增材制造仿真軟件專家，五年增材制造行業(yè)經(jīng)驗，對增材制造仿真軟件及行業(yè)相關(guān)軟件解決方案有系統(tǒng)性的了解和研究。現(xiàn)任ANSYS中國增材高級應(yīng)用工程師，負責大中華區(qū)增材制造解決方案的推廣和支持。
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展開 沈航：面向金屬增材制造的拓撲優(yōu)化設(shè)計研究進展
金屬增材制造技術(shù)雖有效解決了復(fù)雜拓撲結(jié)構(gòu)可制造性差的問題，但仍存在某些制造約束，如當結(jié)構(gòu)最小尺寸小于束斑直徑時，零件實際打印輪廓會超出設(shè)計輪廓；激光選區(qū)熔化技術(shù)所能制造的零件幾何尺寸受限；當懸垂角度選擇不當時，會產(chǎn)生零件裝配孔材料塌陷、支撐結(jié)構(gòu)斷裂等現(xiàn)象；采用粉末床增材制造技術(shù)時，制造的含有封閉孔洞的結(jié)構(gòu)存在內(nèi)部粉末與支撐無法去除等問題。因此，在拓撲優(yōu)化設(shè)計中需同時考慮結(jié)構(gòu)幾何約束、成形約束、材料性能約束等多種增材制造約束，從產(chǎn)品拓撲優(yōu)化設(shè)計源頭改善制造工藝局限性，以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計制造的一體化。
增材制造打印失效 ：（a）裝配孔材料塌陷；（b）支撐結(jié)構(gòu)斷裂；（c）內(nèi)部支撐無法去除
拓撲優(yōu)化設(shè)計可以依據(jù)材料屬性、約束條件及載荷工況，在給定設(shè)計區(qū)域內(nèi)尋求材料最佳分布形式與最優(yōu)承力路徑，實現(xiàn)高性能輕量化設(shè)計。金屬增材制造技術(shù)基于高能束熱源，采用快速熔化與逐層疊加的成形方式，可實現(xiàn)復(fù)雜拓撲構(gòu)型的快速原型制造與實體自由制造。將拓撲優(yōu)化設(shè)計與金屬增材制造結(jié)合，歸納了基于單元網(wǎng)格與邊界演化的拓撲優(yōu)化方法在改善結(jié)構(gòu)連續(xù)性與可制造性方面的有效措施，總結(jié)了考慮金屬增材制造幾何尺寸約束、成形約束及材料性能約束的拓撲優(yōu)化方法，為學者們進一步研究面向金屬增材制造的拓撲優(yōu)化設(shè)計提供了參考。
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