創(chuàng)成式設計軟件
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
創(chuàng)成式設計軟件的視頻教程
CATIA創(chuàng)成式設計
課程背景:該課程適用于汽車行業(yè)，車身、內外飾專業(yè)同學，該課程仔細講解了創(chuàng)成式設計和一些案例，幫助同學更好的理解或掌握catia的知識。
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基于GDE的創(chuàng)成式減重設計
課程目標： ? ? ? ?學習使用達索3DEXPERIENCE GDE 實現(xiàn)創(chuàng)成式結構設計和優(yōu)化的方法 課程大綱： （1）新一代創(chuàng)成式設計解決方案概述 （2）案例演示 為了更好的幫助仿真工程師排除工作中的困擾，方便大家工作之余充電開拓不熟悉的知識領域。上海江達科技發(fā)展有限公司（以下簡稱：上海江達）與技術鄰合作，將為大家?guī)硎龇抡鎸ｎ}系列直播課。
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創(chuàng)成式設計軟件的實例教程
在工業(yè)領域中，工程師們正熱切期盼著創(chuàng)成式設計軟件的“超能力”，以提高其產(chǎn)品設計的強度，耐用性和優(yōu)越性。創(chuàng)成式軟件使工程師能夠在設計周期的早期做出更明智的決策，從而使他們能夠更快地創(chuàng)建高度優(yōu)化的設計和創(chuàng)新產(chǎn)品。
但是，創(chuàng)成式設計軟件是如何賦予工程師超能力的呢？方法就在于：
01、它可以突破一切障礙：
創(chuàng)成不僅僅是設計方面的創(chuàng)新，而是對產(chǎn)品設計的徹底顛覆。通過創(chuàng)成，設計人員或工程師將功能要求（物理尺寸，材料，強度，重量，傳熱，流體動力學等）輸入到創(chuàng)成式設計軟件中；然后，創(chuàng)成引擎會尋找解決方案的所有可能組合，快速生成數(shù)百甚至數(shù)千個設計選項。這時，設計人員或工程師就可以對結果進行過濾，以根據(jù)功能和非工程要求（成本要求，材料的可用性，運輸，供應情況等）選擇最佳的解決方案集。
從這個意義上講，創(chuàng)成式設計正在推動下一代CAD和工業(yè)產(chǎn)品設計革命的到來。因為這些無盡的可能性，設計工程師的角色將有可能從根本上向更高級別的產(chǎn)品設計進行轉變。
現(xiàn)在，已經(jīng)有工程師在利用創(chuàng)成式設計軟件來探索以前從未涉及過的設計方案。創(chuàng)成使他們能夠決定產(chǎn)品設計的未來面貌。例如， GE支架通過重新設計，比原始設計重量減輕了75％，同時進行了優(yōu)化以保持材料的屈服應力。
展開 在工業(yè)領域中，工程師們正熱切期盼著創(chuàng)成式設計軟件的“超能力”，以提高其產(chǎn)品設計的強度，耐用性和優(yōu)越性。創(chuàng)成式軟件使工程師能夠在設計周期的早期做出更明智的決策，從而使他們能夠更快地創(chuàng)建高度優(yōu)化的設計和創(chuàng)新產(chǎn)品。
但是，創(chuàng)成式設計軟件是如何賦予工程師超能力的呢？方法就在于：
1、它可以突破一切障礙：
創(chuàng)成不僅僅是設計方面的創(chuàng)新，而是對產(chǎn)品設計的徹底顛覆。通過創(chuàng)成，設計人員或工程師將功能要求（物理尺寸，材料，強度，重量，傳熱，流體動力學等）輸入到創(chuàng)成式設計軟件中；然后，創(chuàng)成引擎會尋找解決方案的所有可能組合，快速生成數(shù)百甚至數(shù)千個設計選項。這時，設計人員或工程師就可以對結果進行過濾，以根據(jù)功能和非工程要求（成本要求，材料的可用性，運輸，供應情況等）選擇最佳的解決方案集。
從這個意義上講，創(chuàng)成式設計正在推動下一代CAD和工業(yè)產(chǎn)品設計革命的到來。因為這些無盡的可能性，設計工程師的角色將有可能從根本上向更高級別的產(chǎn)品設計進行轉變。
現(xiàn)在，已經(jīng)有工程師在利用創(chuàng)成式設計軟件來探索以前從未涉及過的設計方案。創(chuàng)成使他們能夠決定產(chǎn)品設計的未來面貌。例如， GE支架通過重新設計，比原始設計重量減輕了75％，同時進行了優(yōu)化以保持材料的屈服應力。
展開 在3D打印產(chǎn)品的設計領域，創(chuàng)成式設計是一個常被提到的概念。那么，究竟創(chuàng)成式設計與3D打印有著怎樣的結合點呢？ 簡單來說，創(chuàng)成式設計能夠創(chuàng)造出手動建模不易獲得的設計方案，它們擁有不同尋常的復雜幾何結構，而3D打印技術由于可以將復雜的設計轉化為現(xiàn)實，注定已成為創(chuàng)成式設計的“好伙伴”。
接下來，分享幾個創(chuàng)成式設計應用案例與他們對創(chuàng)成式設計的詮釋，從中我們可以進一步了解創(chuàng)成式設計與拓撲優(yōu)化的區(qū)別，以及創(chuàng)成式設計和3D打印為產(chǎn)品設計創(chuàng)新帶來的非凡想象。
實現(xiàn)設計的自我創(chuàng)新
首先來看三個制造業(yè)企業(yè)通過創(chuàng)成式設計所實現(xiàn)的設計創(chuàng)新案例。
摩托車后懸架部件創(chuàng)新
這是一個通過創(chuàng)成式設計摩托車部件的案例。
以下是創(chuàng)成式軟件給出的摩托車后懸掛架部件的設計方案，以及對部件增材制造和機械加工過程的仿真模擬。
通用汽車為了給電動汽車減重，采用創(chuàng)成式設計軟件重新設計了汽車座椅安全帶支架。由于這個支架是不需要顯露在外部的，因此其外觀并不是優(yōu)先考慮的因素。在設計這款支架時需要優(yōu)先考慮的因素是重量，安全性，部件數(shù)量的減少，以及可持續(xù)性和可制造性。
采用創(chuàng)成式設計方式設計支架時，由工程師定義設計參數(shù)，如材料、尺寸、重量、強度、制造方法和成本約束，然后基于算法輸出符合這些標準的多個設計選項。在這個案例中，軟件產(chǎn)生了超過150種有效的設計選項。設計師和工程師可以檢查每個選項并選擇最符合其規(guī)定要求的設計。最終，新支架比原來的部件輕40％，強20％，并將八個不同的部件整合到一個3D打印部件中。
自動生成模塊化機艙隔板
空中客車公司使用創(chuàng)成式設計來探索飛機艙隔板的創(chuàng)新設計。
展開 為地球設計復雜的機械設備是一項挑戰(zhàn)，而將它射入太空并且實現(xiàn)著陸完全是另一回事。這就是為什么Autodesk-歐特克為NASA噴氣推進實驗室設計的太空著陸器的特殊意義，這是有史以來最復雜的創(chuàng)成式設計的著陸器。
三種制造技術的結合
太空登陸器對NASA尤其重要，NASA現(xiàn)在已經(jīng)著眼于到達到土星和木星的衛(wèi)星，對于NASA來說，空間著陸器越輕越好，因為這意味著可以節(jié)約負載能力以塞進更多的科學儀器。
軟件公司Autodesk-歐特克和美國宇航局（NASA）噴氣推進實驗室的工程師們設計出了一種全新的星際著陸器，未來預計將對木衛(wèi)二和土衛(wèi)二等遙遠的衛(wèi)星進行探索。它的重量大大小于美國宇航局送往其它行星和衛(wèi)星的大多數(shù)著陸器。
歐特克公司公布的這個全新的著陸器設計，外形酷似一只蜘蛛。通過歐特克的創(chuàng)成式設計軟件，這個設計方法運用的是大自然的進化結果的防生學計算公式。設計師和工程師們只需要將設計目標、材料、制造材料和成本限制等數(shù)據(jù)輸入到設計軟件中，設計軟件就能夠快速生成多種設計結果作為選項。
這個太空登陸器的設計初衷是創(chuàng)造最輕的結構，但它仍然必須承受被射入太空的壓力，冰凍的溫度，輻射水平是地球的1000倍，以及還需要考慮結構降落在行星（如火星）時的重力和側向力。3D科學谷了解到歐特克和噴氣推進實驗室的研究人員將著陸器在深太空可能遭受的溫度和壓力等數(shù)據(jù)輸入到設計軟件中，軟件根據(jù)數(shù)學算法生成了數(shù)種不同的設計結果。
這種著陸器擁有四條腿，它的身體看起來就像是科幻電影的一種道具。研究團隊在打造這款著陸器時使用了3D打印、數(shù)控加工和鑄造三種技術。目前NASA與歐特克公司合作設計的這款著陸器主要是以實驗為目的。在太空旅行中，承受太空惡劣環(huán)境的最佳材料就是鈦和鋁，但是這些材料也有點重。
展開 增材制造提供了更高的設計自由以從更深的層次上變革和重新定義制造，而創(chuàng)成式軟件正在搭載增材制造這項制造技術以構建面向未來的設計。本期，透過歐特克總結的創(chuàng)成式設計的八大價值，3D科學谷與谷友來進一步領略創(chuàng)成式如何汲取自然界的靈感，從而賦予零件“生命力”，進一步重新定義制造。
▲ 創(chuàng)成式設計的座椅
? Autodesk
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設計重新定義制造
創(chuàng)成式帶來的新世界
仿生學不是復制自然形狀，而是復制自然解決問題的方法。仿生學和創(chuàng)成式設計之間的真正聯(lián)系是一些軟件如何利用自然界中發(fā)現(xiàn)的邏輯來獲得其中算法的奧秘。Autodesk Fusion 360內置的 Project Dreamcatcher是目前創(chuàng)成式設計軟件的一個典型代表。
▲ 創(chuàng)成式設計優(yōu)化航空航天零件
? Autodesk
在 Autodesk Fusion 360 的案例中，創(chuàng)成式設計的想法受到仿生學中自下而上的方法的啟發(fā)。令人著迷的是，有一個算法來自“白蟻巢穴，以及白蟻使用信息素相互發(fā)送信號的方式，開發(fā)人員創(chuàng)造了壓力或信息素梯度，核心方法非常簡單，但結果卻很復雜。
有了這種受自然啟發(fā)的邏輯作為其創(chuàng)成算法的核心，創(chuàng)成設計程序必然會不時創(chuàng)成有機形狀，以不對稱和復雜的表面為標志。但目前的制造方法無法與大自然所創(chuàng)造的奇跡相媲美，這使得創(chuàng)成式設計軟件本身還有著很多進化的空間。
▲ 創(chuàng)成式設計
? 3D科學谷白皮書
譬如大自然中的人體，人體是單一的組件來促進流體流動和交互結果，而這在航空航天領域也有類似的活動。
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Krause DiMaTec GmbH總經(jīng)理Johannes Tominski博士對整體項目及創(chuàng)成式設計軟件的表現(xiàn)給予了高度評價：“這個開發(fā)項目令人印象深刻地展示了拓撲優(yōu)化和3D打印的深度融合所能創(chuàng)造的附加值。除了提升機械性能外，優(yōu)化設計還顯著改善了電機支架的視覺觀感，并為三輪車添加了一處引入注目的設計亮點。”
航空航天工業(yè)是對零部件質量和可靠性要求最高的行業(yè)之一。利用增材制造技術生產(chǎn)高科技零部件的潛力巨大。這種新工藝提供了創(chuàng)造新型設計的機會，這些設計以功能為導向，具有優(yōu)化和面向目的的幾何形狀。
面臨挑戰(zhàn)
MSC Apex Generative Design的以功能為導向的組件優(yōu)化誕生于帕德博恩大學直接制造研究中心與工業(yè)合作伙伴的一個研究項目。為重新設計優(yōu)化項目確定并選擇了一個航空航天支架
當增材制造從原型開發(fā)走向批量生產(chǎn)，傳統(tǒng)設計方法已無法滿足多目標優(yōu)化與制造工藝融合的高要求，創(chuàng)成式設計軟件應運而生。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(yōu)化，還能在鑄造工藝約束下完成設計迭代，助力企業(yè)攻克工藝與性能平衡難題。
一．概述
隨著光刻分辨率的不斷提高，光學光刻機中采用的投影物鏡結構型式經(jīng)歷了演變和篩選過程。在早期的低分辨率光刻機中，全反射型、全折射型、折反射型多種結構型式并存：在目前的高分辨率光刻機中，全折射式結構型式是主流。
與全折射式結構型式相比，折反射式結構的投影物鏡具有許多優(yōu)越的光學性能，但其在光刻機中的真正使用尚需克服許多技術問題。在現(xiàn)代高分辨率光學光刻機中，投影物鏡的結構型式大致分為兩類
一、光柵設計
參考文章中的參數(shù)進行設計：
在 SYNOPSYS 中使用非尋常表面類型27的平面光柵，加上前后兩片 N-BK7 的保護玻璃來模擬體相位全息光柵。
按照光柵示意圖，參考文獻中的計算結果為
α1 = 24.8°
β1 = 41.3°
θ1 = 33.1°
設置系統(tǒng)參數(shù)：
系統(tǒng)波段為
01
創(chuàng)成式設計解決方案
海克斯康的創(chuàng)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(yōu)化功能，一改傳統(tǒng)拓撲優(yōu)化軟件操作復雜、需多個平臺（多個人員）數(shù)據(jù)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(chuàng)成式設計平臺，創(chuàng)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(chǎn)品設計。
<p>根據(jù)現(xiàn)代<span style="color: var(--weui-LINK);">光電信息技術</span>對信息發(fā)送、接收、轉換、傳遞與存儲功能的特殊需求，光學面形可由不規(guī)則、復雜非對稱的自由曲面隨意組合而成。光學中的自由曲面是指無法用球面或非球面系數(shù)來表示的曲面，主要是指任意非傳統(tǒng)、非對稱的曲面，以及微結構數(shù)組和參數(shù)向量表示的任何形狀的曲面。</p><p> </p><p>采用先進的數(shù)控超精密制造技術可直接加工出自自由曲面光學鏡面
<p>根據(jù)現(xiàn)代光電信息技術對信息發(fā)送、接收、轉換、傳遞與存儲功能的特殊需求，光學面形可由不規(guī)則、復雜非對稱的自由曲面隨意組合而成。光學中的自由曲面是指無法用球面或非球面系數(shù)來表示的曲面，主要是指任意非傳統(tǒng)、非對稱的曲面，以及微結構數(shù)組和參數(shù)向量表示的任何形狀的曲面。</p><p><br></p><p>采用先進的數(shù)控超精密制造技術可直接加工出自自由曲面光學鏡面，能達到亞微米量級面形精度與納米量級的表面粗糙度
課程六十一：雙端負鏡式廣角物鏡設計
為了獲取更大的信息量，視場角的增大是非常有吸引力的。全視場角2w≤80°的設計可選擇雙高斯及其變形結構；全視場角2w≥120°的監(jiān)控監(jiān)視物鏡設計會基于主光線保角映射的畸變補償校正算法；全視場角80°≤2w<120°的設計選擇雙端負鏡式廣角物鏡。
所謂“雙端負鏡”，即最前端和最后段均為較大負光焦度的負透鏡，多采用大彎月透鏡，朝向物鏡中心的光闌彎曲
