3d打印ansys仿真的案例
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ANSYS宣布收購增材制造（3D打印）仿真領(lǐng)導(dǎo)者：3DSIM
此次收購使ANSYS擁有了業(yè)內(nèi)唯一一個(gè)完整的增材制造（3D打印）仿真工作流程。
全球工程仿真軟件行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者和創(chuàng)新者：ANSYS， 于11月15日宣布成功收購高級增材制造仿真技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者：3DSIM。在收購3DSIM后，ANSYS擁有了業(yè)界唯一一款完整的增材制造仿真工作流程。
增材制造（3D打印）是在工程領(lǐng)域中發(fā)展速度最快的細(xì)分市場。雖然增材制造技術(shù)有望推動工業(yè)制造格局的巨變，但在企業(yè)真正廣泛應(yīng)用該技術(shù)取代現(xiàn)有制造技術(shù)之前還必須克服一些障礙。尤其是金屬打印充滿了挑戰(zhàn)性，因?yàn)槠渫ǔＲ蠹す饧夹g(shù)針對不同應(yīng)用來優(yōu)化金屬的密度。但是打印過程中也會意外導(dǎo)致金屬熔化，從而造成產(chǎn)品故障。此外，快速加熱和冷卻產(chǎn)生的應(yīng)力也會導(dǎo)致產(chǎn)品變形。強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的ANSYS-3DSIM仿真解決方案將有助于緩解相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，從而在未來打印出功能更強(qiáng)大、更輕量化的組件...https://www.31meijia.com/Mobile/Article/Details/1113191015
展開 3D打印建模/3D掃描/修復(fù)/仿真工作站配置推薦2021v4
2.3 3D打印模型的模擬仿真計(jì)算
主要任務(wù)：優(yōu)化材料、工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少打印失敗（變形、裂紋、質(zhì)量差、密度不足等）、減輕重量、縮短打印時(shí)間、降低廢品率等
典型仿真軟件：Ansys additive套件，Amphyon，Netfabb
計(jì)算重點(diǎn)：對3D模型的結(jié)構(gòu)仿真模擬強(qiáng)度分析、熱分析等
硬件配置：基于有限元法的仿真計(jì)算，多核并行、高頻、高內(nèi)存帶寬
（三）3D打印建模、修復(fù)、仿真硬件配置推薦
3D打印技術(shù)應(yīng)用在各行業(yè)普及，3D打印配套的建模復(fù)雜度與仿真計(jì)算規(guī)模越來越大，對計(jì)算要求越來越高，如何配置一臺建模快不卡頓、仿真計(jì)算性能高的---3D打印最佳性能的圖形工作站？
西安坤隆計(jì)算機(jī)公司是一家針對行業(yè)應(yīng)用，量身定制高性能圖形工作站解決方案公司，通過對3D打印過程的每個(gè)環(huán)節(jié)分析和了解，給出最佳最快的工作站硬件配置架構(gòu)。
展開 
3D打印仿真模擬將歷史變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)--ESI Additive Manufacturing仿真軟件
Réplic'Air獲得了Expleo（前身為AssystemTechnologies）和PRISMADD的支持，以生產(chǎn)和提供獨(dú)特的3D打印金屬零件來裝備飛機(jī)--特別是發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)由五個(gè)不同的管道和儲存器組成。Expleo是一個(gè)工程團(tuán)隊(duì)，協(xié)助客戶進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，而PRISMADD則致力于通過簡單或復(fù)雜的3D打印實(shí)現(xiàn)客戶的零件。
最初，技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)沒有采用仿真模擬，而是重新設(shè)計(jì)并制造了用于發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的3D打印復(fù)制品。這導(dǎo)致了預(yù)期之外的層與層之間的變形、孔隙和間隙（特別是由于薄壁）---更不用說浪費(fèi)時(shí)間和材料了。每生產(chǎn)兩個(gè)有缺陷的原型，材料價(jià)格約為2萬歐元，并且延遲一個(gè)月交付。為了滿足飛機(jī)可完全運(yùn)行的最后期限，他們意識到仿真模擬將幫助他們會在盡可能短的時(shí)間內(nèi)確定其零件的最佳設(shè)計(jì)。因此，Expleo轉(zhuǎn)向可應(yīng)用于其3D打印需求的仿真模擬軟件---ESI Additive Manufacturing仿真軟件。
“我們與ESI團(tuán)隊(duì)的合作使我們能夠解決系統(tǒng)的制造問題。得益于ESI增材制造仿真解決方案，我們能夠在最短的時(shí)間內(nèi)做出正確的決定，推出一部分發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)?！?---------Wilfried DUFAUD聯(lián)合創(chuàng)始人Aura-Aero和Replic'Air成員創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)致力于增材制造應(yīng)用和科學(xué)主題的制作。
為了滿足完全運(yùn)行飛機(jī)的最后期限，工程師意識到仿真模擬將幫助他們在盡可能短的時(shí)間內(nèi)確定其零件的最佳設(shè)計(jì)。為此，Expleo3D打印模擬軟件----ESI Additive Manufacturing仿真模擬軟件。
展開 醫(yī)學(xué)有限元仿真，3D打印
聯(lián)系方式：QQ:252690354
CAE仿真可以讓3D打印更簡單
采用MSC提供的特殊建模技術(shù)，無論部件形狀多么復(fù)雜都能快速建立適合 3D打印工藝仿真的模型；在求解技術(shù)方面中，通常一個(gè)復(fù)雜的3D打印工藝仿真可以在幾十分鐘到數(shù)個(gè)小時(shí)內(nèi)完成，預(yù)測的變形誤差在5%以內(nèi)。下面是實(shí)際通用機(jī)械和飛機(jī)結(jié)構(gòu)金屬3D打印仿真的結(jié)果示意圖：
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基于Abaqus的光固化3D打印結(jié)構(gòu)仿真
3D打印技術(shù)(增材制造技術(shù))通過層層疊加的方式構(gòu)建產(chǎn)品，對于工業(yè)制造的發(fā)展有著革命性意義。3D打印的過程包括三個(gè)步驟：（1）利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件或通過3D掃描構(gòu)建三維模型；（2）利用切片軟件將三維模型分割成薄片；（3）是通過3D打印機(jī)逐層打印模型。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，3D打印可減少材料浪費(fèi)、簡化制造過程、縮短制造周期等。近年來，3D打印技術(shù)發(fā)展迅速，它不僅可以替代部分傳統(tǒng)制造技術(shù)，也能賦予材料更先進(jìn)的功能，在許多行業(yè)都有重要應(yīng)用。
數(shù)字化光處理技術(shù)(DLP)是一種面成型的光固化打印方式，也是一種廣泛使用的3D打印技術(shù)。DLP的技術(shù)原理是在光源作用下使液態(tài)樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)固化成型。掃描完一層后，平臺上升或下降一個(gè)切片層厚度，樹脂補(bǔ)充完成后進(jìn)行下一層的固化，新固化層與上一層緊密結(jié)合在一起，如此層層疊加即可完成三維結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。
我們在之前的文章里介紹了復(fù)合材料固化變形的相關(guān)內(nèi)容。樹脂固化過程中會出現(xiàn)化學(xué)-熱-變形多場之間的相互耦合，固化產(chǎn)生的化學(xué)收縮以及熱應(yīng)變會導(dǎo)致復(fù)合材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)形狀發(fā)生改變。光固化3D打印結(jié)構(gòu)變形與復(fù)合材料固化變形本質(zhì)上是類似的，都是由樹脂的固化收縮和熱應(yīng)變導(dǎo)致內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，釋放邊界約束后結(jié)構(gòu)發(fā)生回彈變形。與復(fù)合材料固化變形相比，光固化需要額外考慮光照對固化速率的影響，一定程度上增加了分析的復(fù)雜性。
本文將從固化動力學(xué)模型、材料本構(gòu)以及建模方法三方面展開介紹。
固化動力學(xué)模型
光固化過程中，樹脂的固化速率與溫度和光照強(qiáng)度相關(guān)。
展開 設(shè)計(jì)仿真 | Cradle CFD助力金屬3D打印工藝優(yōu)化
通過Cradle CFD構(gòu)建滲透模型，揭示了溫度對粘結(jié)劑滲透的雙重作用機(jī)制，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿真結(jié)果的可靠性。
設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
盡管BJ技術(shù)前景廣闊，但其工藝優(yōu)化仍面臨兩大難題：
? 滲透機(jī)理復(fù)雜：液滴的鋪展、滲透受慣性力、重力、粘性力等共同影響，難以通過實(shí)驗(yàn)直接觀測；
? 溫度敏感性高：粘結(jié)劑的粘度隨溫度變化顯著，導(dǎo)致工藝穩(wěn)定性難以把控。
粘結(jié)劑與粉末床的相互作用過程
設(shè)計(jì)案例
技術(shù)亮點(diǎn)
? 差異化網(wǎng)格劃分：針對液滴、空氣域和粉末床區(qū)域分別優(yōu)化網(wǎng)格密度，既保證界面捕捉精度，又避免計(jì)算資源浪費(fèi)；
? 網(wǎng)格獨(dú)立性驗(yàn)證：對比三種網(wǎng)格方案（節(jié)點(diǎn)數(shù)從165萬到736萬），最終選擇誤差的中等密度網(wǎng)格，兼顧效率與準(zhǔn)確性。
網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立性驗(yàn)證
仿真結(jié)果：溫度如何改寫滲透規(guī)則？
通過Cradle CFD模擬不同溫度（20℃—40℃ ）下的單液滴與雙液滴滲透過程，研究團(tuán)隊(duì)揭示了溫度對粘結(jié)劑行為的雙重影響：
? 縱向滲透增強(qiáng)：溫度升高導(dǎo)致粘結(jié)劑粘度下降，流動阻力減小，液滴更易深入粉末床。
? 橫向鋪展受限：高溫下，毛細(xì)力主導(dǎo)液滴向孔隙內(nèi)部滲透，而非持續(xù)橫向擴(kuò)展。
不同溫度下粘結(jié)劑的鋪展形貌
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：從虛擬到現(xiàn)實(shí)的閉環(huán)驗(yàn)證
為驗(yàn)證仿真結(jié)果，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的打印實(shí)驗(yàn)。采用M400Pro金屬3D打印機(jī)，在不同溫度下打印15 mm×10 mm×8 mm的長方體生坯。
不同溫度下打印生坯
不同溫度下打印生坯各方向的平均尺寸
? 溫度20℃→40℃ ：樣件高度（滲透深度）從7.95mm增至8.05mm，長度從15.02mm變化至14.95mm，寬度從10.02mm變化至9.96mm。
展開 借助仿真 App 優(yōu)化 3D 打印技術(shù)
增材制造又稱 3D 打印，近年來發(fā)展迅猛。它是一種新穎且前景廣闊的制程工藝，不僅有利于減少材料浪費(fèi)，更重要的是可以生成傳統(tǒng)工藝無法加工的形狀。
位于英國考文垂的制造技術(shù)中心（Manufacturing Technology Centre，簡稱MTC）長期致力于研究增材制造技術(shù)，為航空航天產(chǎn)業(yè)的零件制造商提供設(shè)計(jì)和物理樣機(jī)。其中一種常用的增材制造工藝叫做激光粉體熔化成型（laser powder bed fusion），這項(xiàng)技術(shù)利用數(shù)十微米厚的粉末層，通過激光逐層構(gòu)建出零件。3D 打印系統(tǒng)會按照預(yù)定義的打印路徑，制造出具有極小幾何細(xì)節(jié)的零件。
為了驗(yàn)證增材制造零件的質(zhì)量和性能，MTC 幾年前便開始使用 COMSOL Multiphysics? 軟件進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)測試、模型驗(yàn)證和性能預(yù)測。在過去幾年間，他們開始基于 COMSOL 模型創(chuàng)建仿真 App，讓不同的團(tuán)隊(duì)能夠通過 App 共享仿真分析的強(qiáng)大功能，滿足客戶的各類需求。
早在仿真 App 開發(fā)的初期，我們就曾采訪過 MTC 團(tuán)隊(duì)（請參閱 2015 年度的《COMSOL News》第 5 頁）。兩年之后，讓我們來看看仿真和計(jì)算 App 對MTC 的設(shè)計(jì)工作流程和部門間協(xié)作產(chǎn)生了怎樣的影響。
全新的零件設(shè)計(jì)方法
MTC 物理建模團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Borja Lazaro Toralles 表示，激光粉體熔化成型技術(shù)擁有其他制造工藝不具備的優(yōu)勢。它的沉積速率慢于金屬沉積成形工藝，但其精度和分辨率更高。
然而這種工藝有一個(gè)缺點(diǎn)：當(dāng)金屬冷卻時(shí)，材料可能會在沉積了數(shù)層之后發(fā)生變形。較大的溫度梯度和快速冷卻引起的熱循環(huán)會在沉積過程中產(chǎn)生殘余應(yīng)力。這會造成微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生緩慢的變化，進(jìn)而導(dǎo)致零件發(fā)生變形，如圖 1（左）所示。
展開 
MTC借助COMSOL仿真 App 優(yōu)化 3D 打印技術(shù)
仿真軟件自身也需要不斷地優(yōu)化，這需要聯(lián)合整個(gè)增材制造生態(tài)系統(tǒng)，仿真軟件需要與機(jī)器制造商合作，以獲得設(shè)備的物理參數(shù)權(quán)利；需要與材料供應(yīng)商合作，以保證材料科學(xué)指標(biāo)是正確的；需要與測試專家合作，以確保正在測試的零件是正確的；需要和與用戶合作，以確保得到更多的預(yù)測結(jié)果與實(shí)際效果之間匹配的權(quán)利。根據(jù)所有的材料、設(shè)備和產(chǎn)品的關(guān)鍵信息，預(yù)測如何改變材料，機(jī)器和建模。仿真最終的目標(biāo)是為了使人們不需要交“學(xué)費(fèi)”，將設(shè)備當(dāng)成試驗(yàn)品，仿真的目的是不浪費(fèi)時(shí)間和金錢，避免錯(cuò)誤發(fā)生。
總體來說，專門針對于增材制造的仿真軟件是個(gè)新領(lǐng)域，在這種方式中，仿真將是管理預(yù)期的一種手段，在上機(jī)之前告訴制造商什么是可以做的，包括支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)置，怎樣做是優(yōu)化的結(jié)果?？梢哉f，仿真產(chǎn)生的洞察和理解，減少了制造商的痛苦和不可預(yù)知的故障。
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，除了文中提到的COMSOL軟件，為了解決許多與金屬3D打印相關(guān)的常見問題，包括應(yīng)力變形、裂紋、表面質(zhì)量差、密度不足等問題，市場上比較常見的包括ANSYS旗下的3DSIM，德國創(chuàng)業(yè)公司Additive Works開發(fā)的基于仿真的金屬增材制造預(yù)處理軟件Amphyon等。
展開 ANSYS workbench 3D打印頭穩(wěn)態(tài)熱分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)3D打印頭三維模型的處理
2、學(xué)習(xí)穩(wěn)態(tài)熱分析步的建立
3、學(xué)習(xí)穩(wěn)態(tài)熱分析的邊界條件的施加
4、學(xué)習(xí)穩(wěn)態(tài)熱分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 3D打印頭穩(wěn)態(tài)熱分析。
本案例完整提供了分析相關(guān)的所有分析文件。
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航空航天領(lǐng)域的增材制造（3D打印）仿真
在這里，對航空航天領(lǐng)域的某精密零部件的增材制造（3D打印）過程，進(jìn)行仿真模擬，描述其在制造完成前后的變形情況。
首先，對模型劃分網(wǎng)格。如下，分別是初始模型及劃分后得到的笛卡爾網(wǎng)格。網(wǎng)格尺寸均為1.25mm。
由于增材制造的過程，物質(zhì)的沉積是一個(gè)逐漸累加的，所以需要將網(wǎng)格沿著激光路徑進(jìn)行逐層分離。
隨后設(shè)置相應(yīng)的材料參數(shù)及激光功率速度等等，提交Marc求解器進(jìn)行求解計(jì)算。得到制造完成，冷卻后的模型，與原CAD/CAM模型的變形對比。
仿真動畫，如下圖所示。
歡迎交流。
幾種3D打印仿真軟件-Part 1
3D打印 / 增材制造仿真是一個(gè)廣泛的概念，從打印材料熔化，到刀具路徑，再到打印后處理工藝，整套3D打印制造流程幾乎都可以通過仿真軟件進(jìn)行模擬。借助仿真的力量，3D打印零件的設(shè)計(jì)能夠得到優(yōu)化，打印失敗的情況也將減少。
但是由于仿真技術(shù)能夠涵蓋到整個(gè)3D打印過程，市場上各種3D打印仿真軟件的應(yīng)用側(cè)重點(diǎn)也是不同的。本期，3D科學(xué)谷整理了幾款3D打印仿真軟件，從中我們可以看到這些軟件所實(shí)現(xiàn)的不同仿真功能。
ANSYS
ANSYS 增材制造仿真技術(shù)的聚焦點(diǎn)是金屬增材制造工藝，包括粉末床熔融和定向能量沉積兩種。
ANSYS AM 工作流程
ANSYS 面向增材工藝設(shè)計(jì)的仿真解決方案包括：面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員的工藝仿真軟件ANSYS Workbench Additive; 面向工藝工程師的ANSYS Additive Print; 面向金屬增材制造專家、工程分析師、材料科學(xué)家、設(shè)備、粉末制造商的ANSYS Additive Science。
ANSYS 打印仿真
ANSYS增材制造仿真的應(yīng)用價(jià)值體現(xiàn)在改善、減少和開發(fā)幾個(gè)方面。改善，包括改善金屬增材制造設(shè)計(jì)流程、對工藝過程的了解、機(jī)器生產(chǎn)效率、材料利用率、可重復(fù)性和質(zhì)量；減少，包括減少打印失敗，打印時(shí)間，不合格零件，后處理，試錯(cuò)，設(shè)備維護(hù)和對環(huán)境的影響；開發(fā)，包括開發(fā)新材料，新機(jī)器，新參數(shù)，個(gè)性化微觀結(jié)構(gòu)和期望的材料屬性。
Amphyon
Amphyon 的仿真技術(shù)也是專注于金屬增材制造，特別是激光熔融增材制造技術(shù)。
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