增材制造結構設計
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-08-10
增材制造結構設計的視頻教程
基于Altair Inspire?的結構設計與增材制造一體化研究
本案例主要通過結合增材制造技術和拓撲優(yōu)化方法，利用Altair Inspire?軟件，針對兩個具體研究對象，制定了結構創(chuàng)新設計和增材制造的設計制造流程，并用熔融沉積設備加以制造，研究結果說明通過將拓撲優(yōu)化技術和增材制造技術結合，借助于先進的結構優(yōu)化軟件（如Altair Inspire），對于結構件的設計和制造具有一定的指導意義 講師團隊獲獎案例點擊觀看：https://www.yqgqt.org.cn
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#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計和工藝參數(shù)
1、提高為增材制造設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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航空航天行業(yè)增材制造的設計自由化、輕量化和供應鏈革命-西門子端到端增材制造
航空航天行業(yè)增材制造的設計自由化、輕量化和供應鏈革命-西門子端到端增材制造 適用人群：航空航天增材部門負責人、增材數(shù)據(jù)準備工程師、機械設計/仿真工程師、研發(fā)/科研人員等 航空航天行業(yè)增材制造的設計自由化、輕量化和供應鏈革命【已結束】 直播時間：2020-05-26 20:00 增材在很多專家眼里有潛力成為下一個工業(yè)革命的關鍵技術，改變?nèi)蚬I(yè)制造的版圖。
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增材制造結構設計的實例教程
精彩直播預告
近年來增材制造廣泛應用于航空、汽車、醫(yī)療、電子等眾多行業(yè)，但增材制造工藝過程中存在零件變形難以控制；殘余應力難以測量和評估，極易造成開裂、刮刀碰撞、收縮線等風險；增材制造缺陷（球化，孔隙度等）普遍的問題。傳統(tǒng)的工藝改進和優(yōu)化主要依靠工藝試驗和人員經(jīng)驗，不僅對人員技術要求高而且試驗成本也很高。除此之外還有燒結模型的非線性補償難度較大、數(shù)據(jù)準備流程復雜、數(shù)據(jù)文件太大等問題存在。
針對以上問題，海克斯康工業(yè)軟件重磅推出增材制造工藝全流程解決方案，從前端高自由度、輕量化的結構設計、多類型支撐創(chuàng)建、打印件定向，到中端工藝分析與優(yōu)化（鋪粉工藝分析、送絲送粉工藝分析、缺陷分析、粘結劑噴射成型分析、機加分析），至后端的數(shù)據(jù)準備（切片、填充等），都有海克斯康專業(yè)、高效、可靠的軟件方案為客戶解決實際問題。
本期海克斯康直播講堂請到了技術專家徐蕾為我們帶來增材制造結構設計-切片-工藝優(yōu)化仿真全流程解決方案，從功能介紹到軟件操作到實際案例，逐一為我們講解海克斯康解決方案如何為客戶解決實際問題，歡迎預約報名！
展開 01 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，直接制造與相應數(shù)學模型完全一致的三維物理實體模型的新興制造技術，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，逐漸構建三維結構，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，除了打印設備，軟件技術中的增材制造結構設計、工藝仿真、制造工藝數(shù)據(jù)處理、打印數(shù)據(jù)準備等也是該技術的核心關鍵。
02 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，從前端結構輕量化設計、創(chuàng)成式設計、拓撲優(yōu)化，實現(xiàn)增材結構的設計，到增材制造結構定位、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)化后的結構，可以再次進行結構的優(yōu)化設計，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
03 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 在航天航空領域，復雜多變的天氣對飛行器的結構設計、材料和制造等提出了更高的要求。迫切需要通過制造技術的創(chuàng)新實現(xiàn)結構的輕量化、結構一體化以及提高產(chǎn)品生命周期性能的制造技術。
增材制造俗稱3D打印，顛覆了傳統(tǒng)制造技術，可以精密地制造出復雜形狀的零件，從而實現(xiàn)了零件"自由制造"。而且相比傳統(tǒng)制造業(yè)，產(chǎn)品結構越復雜，增材制造的優(yōu)勢也越明顯。
無疑，無論是實現(xiàn)輕量化、結構一體化還是以提高產(chǎn)品生命周期性能為目標，設計都發(fā)揮著至關重要的作用。本期增材專欄將通過案例展示如何以產(chǎn)品性能驅動為設計導向，實現(xiàn)飛機結構件的優(yōu)化。
本案例展示了拓撲優(yōu)化在開放性設計中的分析流程及方法，主要工作可總結為三點：
1、采用拓撲優(yōu)化方法得到仿生形態(tài)的結構構型，以此作為概念構型；
2、基于拓撲優(yōu)化的結構進行幾何重構，以此作為輕量化設計的初始模型；
3、結合有限元分析對上述重構后的幾何體進行迭代修改，實現(xiàn)輕量化設計。
加快設計與驗證的循環(huán)
大型整體鈦合金結構在現(xiàn)代飛機結構中的應用越來越廣泛，同時一些結構具有復雜的形狀或特殊性。傳統(tǒng)制造方法無法滿足航空企業(yè)對新型號的快速低成本研制的需求。而增材制造技術可以制造超大、超厚、復雜型腔等特殊結構。
因此，增材制造技術不僅可以滿足航空結構的復雜性要求，還可以降低生產(chǎn)成本并完成定制化的快速生產(chǎn)。增材制造技術實現(xiàn)了設計革命，徹底解放了設計工程師的思維，實現(xiàn)了“所想即所見”。
采用增材制造技術，快速準確地制造并驗證設計思想在飛機關鍵零部件的研制過程中已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用。
展開 增材制造的一大優(yōu)勢是可以制造復雜結構的產(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計師們賦予了更多的設計自由度。
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，在進行結構設計時需要考慮支撐結構，熱歷史，打印時長，成本，成型質量等各種因素。由此，增材制造設計方法（Design for Additive Manufacturing (DfAM)）應運而生。它是考慮增材制造工藝而開展結構設計的科學方法。
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，合理設置支撐結構十分必要！
那么為什么要有支撐？支撐有什么用？怎樣設計支撐？
圖1 不同懸垂角添加支撐對比圖
作用一：支撐懸臂結構，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構時，則需要支撐結構來支撐成型，保證良好的質量，否則不能成功打印。
展開 nTopology是一款面向增材制造的高效設計平臺，平臺預置了大量增材制造常用的設計工具包，工程師通過調用若干個預置工具包、或自主開發(fā)定制的工具包，建立一個工作流，實現(xiàn)復雜幾何結構的參數(shù)化設計。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，同時可重復使用的工作流使得設計流程自動化，大大提高設計效率。
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增材制造結構設計的最新內(nèi)容
本文原刊登于Ansys.com：《Boost Your Ansys Workflow: 5 Tips for Faster, More Accurate Structural Checks》
編輯整理：邱成宇 | Ansys 高級應用工程師
在結構工程中，精度和效率是必須滿足的目標。由于項目變得越來越復雜，能夠在確保符合行業(yè)標準的同時簡化工作流程，對于取得成功的結果非常關鍵。
本文將介紹使用
今日16:00，Ansys官方『Ansys 結構輕量化優(yōu)化設計解決方案及案例分析』介紹Ansys Mechanical拓撲優(yōu)化仿真解決方案，以及輕量化結構設計的工程案例分析，感興趣的下滑預約學習??
時間：5月12日（星期二），16:00-17:00
內(nèi)容簡介：
1. Ansys Mechanical 拓撲優(yōu)化仿真解決方案
2.輕量化結構設計案例分析
講師：
構成光學系統(tǒng)最基礎的結構單元都離不開單透鏡、膠合透鏡以及各種形式反射棱鏡的組合。所有的光學系統(tǒng)進行初始設計階段都必然要從該類結構單元設計為起點。其中透鏡單元中最基礎的則是單透鏡、雙膠合透鏡以及由單透鏡和雙膠合透鏡組成的單透鏡—雙膠合透鏡或雙膠合透鏡—單透鏡組合等幾種常見的結構形式。在選擇“系統(tǒng)結構單元初始設計”的菜單后出現(xiàn)的小窗體內(nèi)有一個書簽式選項選擇上述五種透鏡的設計選項，如圖1所示。
在AI算力、高速互聯(lián)與高功率密度電子系統(tǒng)快速發(fā)展的推動下，PCB正從傳統(tǒng)載體升級為決定整機性能與可靠性的關鍵，不斷迭代信號速率，大規(guī)模的高密度互聯(lián)，正在將傳統(tǒng)的設計與制造經(jīng)驗推向極限。傳統(tǒng)的 “試錯法” 設計周期長、成本高，已無法滿足快速迭代的市場需求，面對多物理場耦合的復雜挑戰(zhàn)，Ansys 提供了業(yè)界最完整的仿真解決方案，在設計早期就精準預測并解決潛在問題，提升良率降低成本。
6月10
OCAD：反射棱鏡的初始結構設計16天前
構成光學系統(tǒng)最基礎的結構單元都離不開單透鏡、膠合透鏡以及各種形式反射棱鏡的組合。所有的光學系統(tǒng)進行初始設計階段都必然要從該類結構單元設計為起點。其中透鏡單元中最基礎的則是單透鏡、雙膠合透鏡以及由單透鏡和雙膠合透鏡組成的單透鏡—雙膠合透鏡或雙膠合透鏡—單透鏡組合等幾種常見的結構形式。在選擇“系統(tǒng)結構單元初始設計”的菜單后出現(xiàn)的小窗體內(nèi)有一個書簽式選項選擇上述五種透鏡的設計選項，如圖1所示。
授課時間
2026/5/19（二）-5/20（三）
AM 9:00-PM 16:00
授課地點
上海市嘉定區(qū)南翔銀翔路819號中暨大廈18樓1805室
課程講師
訊技光電工程團隊及資深顧問
課程費用
4800RMB/1人次
(課程包含課程材料費、開票稅金、午餐費)
課程簡介
雙高斯照相物鏡屬于中等視場及中等相對孔徑的典型照相物鏡，其結構形式如圖1所示。
由于雙高斯照相物鏡結構的對稱性，原則上所有橫向像差都能自動補償，因此在設計思路上只著眼于縱向像差的平衡設計。為此在設計過程中首先從設計其半部系統(tǒng)入手，然后再經(jīng)過鏡像處理形成雙高斯照相物鏡的全系統(tǒng)。雙高斯照相物鏡的半部系統(tǒng)在其系統(tǒng)光欄后只包括一個雙膠合透鏡和一片單透鏡組成
由于雙高斯照相物鏡結構的對稱性，原則上所有橫向像差都能自動補償，因此在設計思路上只著眼于縱向像差的平衡設計。為此在設計過程中首先從設計其半部系統(tǒng)入手，然后再經(jīng)過鏡像處理形成雙高斯照相物鏡的全系統(tǒng)。雙高斯照相物鏡的半部系統(tǒng)在其系統(tǒng)光欄后只包括一個雙膠合透鏡和一片單透鏡組成，如圖2。
該類型鏡頭結構簡單
在智能制造的浪潮中，金屬基增材制造（即金屬3D打印）技術因其能夠制造復雜、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)控制提供了關鍵支撐。
德國Optris紅外熱像儀生產(chǎn)廠家：https
