可制造性設(shè)計(jì)的案例
Moldex3D模流分析之仿真可制造性設(shè)計(jì)
仿真可制造性設(shè)計(jì) (Simulation DFM )
仿真可制造性設(shè)計(jì) (sDFM) 是一種輔助制造的功能。它為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供相關(guān)的模具分析結(jié)果，使設(shè)計(jì)者可以減少手動(dòng)驗(yàn)證每個(gè)模擬結(jié)果狀態(tài)的時(shí)間。sDFM 的過(guò)程分為三個(gè)階段： sDFM Setting、sDFM Viewer 和 sDFM Report。
?sDFM Setting 允許使用者自定義驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)格式。驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)包括驗(yàn)證項(xiàng)目、相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和制造中的關(guān)鍵因素。用戶(hù)可以設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)以從提供的信息中查看分析項(xiàng)目。
?sDFM Viewer 允許用戶(hù)查看每個(gè)分析項(xiàng)目的驗(yàn)證狀態(tài)。用戶(hù)可以右鍵單擊 SYNC UI 樹(shù)狀菜單上的 項(xiàng)目管理器(Project Manager) 來(lái)操作sDFM Viewer，它使用自定義的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)顯示自定義選擇的分析項(xiàng)目列表和驗(yàn)證狀態(tài)。
?sDFM Report 功能在 PowerPoint 中提供完整的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容和分析項(xiàng)目結(jié)果。用戶(hù)可以透過(guò)報(bào)告中的信息查看整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。
1. sDFM設(shè)定 (Simulation DFM Setting)
?右鍵單擊 項(xiàng)目管理員(Project Manager) 并在目錄中選擇 Simulation DFM Setting。
?選擇 Simulation DFM Setting 設(shè)定后，開(kāi)啟 Simulation DFM Setting 模板列，可操作新增/編輯/刪除及匯入/匯出檢驗(yàn)?zāi)０濉??用戶(hù)可以在 Simulation DFM Setting 中選擇驗(yàn)證項(xiàng)目。在每個(gè)子項(xiàng)目下，必須的分析項(xiàng)目（帶有注釋必須）不能取消勾選。
展開(kāi) Moldex3D模流分析之SYNC for SOLIDWORKS模擬可制造性設(shè)計(jì)
仿真可制造性設(shè)計(jì) (sDFM) 是一種輔助制造的功能。它為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供相關(guān)的模具分析結(jié)果，使設(shè)計(jì)者可以減少手動(dòng)驗(yàn)證每個(gè)模擬結(jié)果狀態(tài)的時(shí)間。sDFM 的過(guò)程分為三個(gè)階段： sDFM Setting、sDFM Viewer 和 sDFM Report。
?sDFM Setting 允許使用者自定義驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)格式。驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)包括驗(yàn)證項(xiàng)目、相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和制造中的關(guān)鍵因素。用戶(hù)可以設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)以從提供的信息中查看分析項(xiàng)目。
?sDFM Viewer 允許用戶(hù)查看每個(gè)分析項(xiàng)目的驗(yàn)證狀態(tài)。用戶(hù)可以右鍵單擊 SYNC UI 樹(shù)狀菜單上的 項(xiàng)目管理器(Project Manager) 來(lái)操作sDFM Viewer，它使用自定義的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)顯示自定義選擇的分析項(xiàng)目列表和驗(yàn)證狀態(tài)。
?sDFM Report 功能在 PowerPoint 中提供完整的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容和分析項(xiàng)目結(jié)果。用戶(hù)可以透過(guò)報(bào)告中的信息查看整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。
1. sDFM設(shè)定 (Simulation DFM Setting)
?右鍵單擊 項(xiàng)目管理員(Project Manager) 并在目錄中選擇 Simulation DFM Setting。
?sDFM Setting 中包含了三個(gè)功能： sDFM 管理員(Simulation DFM Manager)、sDFM 格式(Simulation DFM Format) 和 sDFM 設(shè)定(Simulation DFM Setting)。
sDFM 管理員(Simulation DFM Manager)
sDFM 管理員(Simulation DFM Manager) 允許使用者管理現(xiàn)有的sDFM格式。預(yù)設(shè)的sDFM格式被稱(chēng)為Default，其無(wú)法被編輯或是刪除。用戶(hù)可以使用以下的功能來(lái)創(chuàng)建自定義的sDFM格式。
展開(kāi) Ansys Zemax | 確保自由曲面設(shè)計(jì)的可制造性
本文專(zhuān)門(mén)介紹使用單點(diǎn)金剛石車(chē)床加工自由曲面的主要可制造性參數(shù)，解釋了可制造性參數(shù)如何與儀器參數(shù)相關(guān)聯(lián)，并展示了如何在 OpticStudio 中檢查和控制這些可制造性參數(shù)。此外，還解釋了如何處理其考察區(qū)域外的自由曲面的行為。例如，使用塑料自由曲面透鏡（Alvarez透鏡元件）等。
表面參數(shù)控制
鏡頭加工中需要進(jìn)行控制的表面參數(shù)將取決于加工方法和設(shè)備。加工塑料光學(xué)元件最流行和最廣泛使用的方法之一是使用 三軸金剛石車(chē)床（圖 1）進(jìn)行直接切割，或者更常見(jiàn)的是利用切割模具來(lái)加工透鏡。
圖1. 三軸金剛石切割機(jī)（左） 金剛石切割刀具（右）
傾斜角度
讓我們看一下儀器的局限性（圖 2）。刀具的側(cè)面傾角限制了沿任何徑向橫截面的最大可能斜切角。由于這樣的徑向橫截面與子午面重合，因此相應(yīng)的斜率在 OpticStudio 中稱(chēng)為“子午斜率”。相對(duì)而言，旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)表面子午斜率對(duì)于自由曲面而言，沿不同的徑向截面具有不同的分布。
另一個(gè)參數(shù)是 “弧矢斜率” 角度。當(dāng)我們?cè)谌S金剛石車(chē)床上加工自由曲面時(shí)，刀具在工件的每一圈都沿 Z 軸來(lái)回移動(dòng)，以加工非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)形狀的透鏡。在這種情況下，刀具的后角限制了表面沿鏡頭上每個(gè)圓圈變化的速度，這稱(chēng)為弧矢斜率。更準(zhǔn)確地說(shuō)，刀具在表面上產(chǎn)生螺旋軌跡，但螺旋的步長(zhǎng)非常小，在大多數(shù)情況下，可以將刀具軌跡視為一系列圓圈。對(duì)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)鏡片，弧矢斜率剛好為零。
圖 2. 子午和弧矢斜率，黃線表示沿哪個(gè)方向測(cè)量斜率
有時(shí)，從加工的角度來(lái)看，將工件放置在平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸之外而不是沿軸放置是合理的，這樣刀具在工件上的軌跡看起來(lái)幾乎是直線。在這種情況下，我們應(yīng)該控制所謂的 “X斜率” 和 “Y斜率”（圖3）。
圖3.
展開(kāi) Ansys Zemax | 確保自由曲面設(shè)計(jì)的可制造性
概要
本文專(zhuān)門(mén)介紹使用單點(diǎn)金剛石車(chē)床加工自由曲面的主要可制造性參數(shù)，解釋了可制造性參數(shù)如何與儀器參數(shù)相關(guān)聯(lián)，并展示了如何在 OpticStudio 中檢查和控制這些可制造性參數(shù)。此外，還解釋了如何處理其考察區(qū)域外的自由曲面的行為。例如，使用塑料自由曲面透鏡（Alvarez透鏡元件）等。
表面參數(shù)控制
鏡頭加工中需要進(jìn)行控制的表面參數(shù)將取決于加工方法和設(shè)備。加工塑料光學(xué)元件最流行和最廣泛使用的方法之一是使用 三軸金剛石車(chē)床（圖 1）進(jìn)行直接切割，或者更常見(jiàn)的是利用切割模具來(lái)加工透鏡。
圖1. 三軸金剛石切割機(jī)（左） 金剛石切割刀具（右）
傾斜角度
讓我們看一下儀器的局限性（圖 2）。刀具的側(cè)面傾角限制了沿任何徑向橫截面的最大可能斜切角。由于這樣的徑向橫截面與子午面重合，因此相應(yīng)的斜率在 OpticStudio 中稱(chēng)為“子午斜率”。相對(duì)而言，旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)表面子午斜率對(duì)于自由曲面而言，沿不同的徑向截面具有不同的分布。
另一個(gè)參數(shù)是 “弧矢斜率” 角度。當(dāng)我們?cè)谌S金剛石車(chē)床上加工自由曲面時(shí)，刀具在工件的每一圈都沿 Z 軸來(lái)回移動(dòng)，以加工非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)形狀的透鏡。在這種情況下，刀具的后角限制了表面沿鏡頭上每個(gè)圓圈變化的速度，這稱(chēng)為弧矢斜率。更準(zhǔn)確地說(shuō)，刀具在表面上產(chǎn)生螺旋軌跡，但螺旋的步長(zhǎng)非常小，在大多數(shù)情況下，可以將刀具軌跡視為一系列圓圈。對(duì)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)鏡片，弧矢斜率剛好為零。
圖 2. 子午和弧矢斜率，黃線表示沿哪個(gè)方向測(cè)量斜率
有時(shí)，從加工的角度來(lái)看，將工件放置在平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸之外而不是沿軸放置是合理的，這樣刀具在工件上的軌跡看起來(lái)幾乎是直線。在這種情況下，我們應(yīng)該控制所謂的 “X斜率” 和 “Y斜率”（圖3）。
圖3.
展開(kāi) 
案例分享 | 光電子集成電路仿真工具助力提高光子芯片可制造性
——Timothy Creazzo, Phase Sensitive Innovation公司”
AIM Photonics和Analog Photonics通過(guò)AP_SUNY PDK 4.0a的統(tǒng)計(jì)學(xué)緊湊模型，最大化光子芯片的可制造性。
圖1：部分AP_SUNY v4.0a CML中的INTERCONNECT緊湊模型（共計(jì)60多個(gè)）
?
行業(yè)需求
廣闊的商業(yè)市場(chǎng)對(duì)制造成本和可擴(kuò)展性的需求驅(qū)動(dòng)著設(shè)計(jì)流程的不斷成熟。近年來(lái)，光子工藝設(shè)計(jì)套件（PDK）的推出顯著提高了光子設(shè)計(jì)的抽象水平和生產(chǎn)力，這是通過(guò)采用先進(jìn)的光電子集成電路級(jí)設(shè)計(jì)流程才得以實(shí)現(xiàn)，該設(shè)計(jì)流程包括使用Ansys Lumerical的光電子集成電路仿真工具INTERCONNECT以及緊湊模型自動(dòng)化工具CML Compiler。
為了滿(mǎn)足行業(yè)對(duì)提高良率、縮短產(chǎn)品上市時(shí)間的需求，支持統(tǒng)計(jì)學(xué)功能的PDK和設(shè)計(jì)流程變得尤其重要。準(zhǔn)確模擬工藝制造偏差可以降低高昂的反復(fù)原型迭代的費(fèi)用，縮短設(shè)計(jì)周期，提高良率，最大化投資回報(bào)。
AP_SUNY PDK套件
AIM Photonics、NY CREATES、Analog Photonics和Ansys Lumerical 聯(lián)合開(kāi)發(fā)了支持統(tǒng)計(jì)模型的PDK套件，以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。
展開(kāi) ZEMAX技術(shù)分享：確保自由曲面設(shè)計(jì)的可制造性
本文專(zhuān)門(mén)介紹使用單點(diǎn)金剛石車(chē)床加工自由曲面的主要可制造性參數(shù)，解釋了可制造性參數(shù)如何與儀器參數(shù)相關(guān)聯(lián)，并展示了如何在 OpticStudio 中檢查和控制這些可制造性參數(shù)。此外，還解釋了如何處理其考察區(qū)域外的自由曲面的行為。例如，使用塑料自由曲面透鏡（Alvarez透鏡元件）等。
作者：DynaOptics 合作翻譯：南京光研 - 杜進(jìn)
表面參數(shù)控制
鏡頭加工中需要進(jìn)行控制的表面參數(shù)將取決于加工方法和設(shè)備。加工塑料光學(xué)元件最流行和最廣泛使用的方法之一是使用 三軸金剛石車(chē)床（圖 1）進(jìn)行直接切割，或者更常見(jiàn)的是利用切割模具來(lái)加工透鏡。
圖1. 三軸金剛石切割機(jī)（左） 金剛石切割刀具（右）
傾斜角度
讓我們看一下儀器的局限性（圖 2）。刀具的側(cè)面傾角限制了沿任何徑向橫截面的最大可能斜切角。由于這樣的徑向橫截面與子午面重合，因此相應(yīng)的斜率在 OpticStudio 中稱(chēng)為“子午斜率”。相對(duì)而言，旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)表面子午斜率對(duì)于自由曲面而言，沿不同的徑向截面具有不同的分布。
另一個(gè)參數(shù)是 “弧矢斜率” 角度。當(dāng)我們?cè)谌S金剛石車(chē)床上加工自由曲面時(shí)，刀具在工件的每一圈都沿 Z 軸來(lái)回移動(dòng)，以加工非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)形狀的透鏡。在這種情況下，刀具的后角限制了表面沿鏡頭上每個(gè)圓圈變化的速度，這稱(chēng)為弧矢斜率。更準(zhǔn)確地說(shuō)，刀具在表面上產(chǎn)生螺旋軌跡，但螺旋的步長(zhǎng)非常小，在大多數(shù)情況下，可以將刀具軌跡視為一系列圓圈。對(duì)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)鏡片，弧矢斜率剛好為零。
圖 2. 子午和弧矢斜率，黃線表示沿哪個(gè)方向測(cè)量斜率
有時(shí)，從加工的角度來(lái)看，將工件放置在平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸之外而不是沿軸放置是合理的，這樣刀具在工件上的軌跡看起來(lái)幾乎是直線。在這種情況下，我們應(yīng)該控制所謂的 “X斜率” 和 “Y斜率”（圖3）。
圖3.
展開(kāi) 案例分享 | 光電子集成電路仿真工具助力提高光子芯片可制造性
——Timothy Creazzo, Phase Sensitive Innovation公司”
AIM Photonics和Analog Photonics通過(guò)AP_SUNY PDK 4.0a的統(tǒng)計(jì)學(xué)緊湊模型，最大化光子芯片的可制造性。
圖1：部分AP_SUNY v4.0a CML中的INTERCONNECT緊湊模型（共計(jì)60多個(gè)）
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行業(yè)需求
廣闊的商業(yè)市場(chǎng)對(duì)制造成本和可擴(kuò)展性的需求驅(qū)動(dòng)著設(shè)計(jì)流程的不斷成熟。近年來(lái)，光子工藝設(shè)計(jì)套件（PDK）的推出顯著提高了光子設(shè)計(jì)的抽象水平和生產(chǎn)力，這是通過(guò)采用先進(jìn)的光電子集成電路級(jí)設(shè)計(jì)流程才得以實(shí)現(xiàn)，該設(shè)計(jì)流程包括使用Ansys Lumerical的光電子集成電路仿真工具INTERCONNECT以及緊湊模型自動(dòng)化工具CML Compiler。
為了滿(mǎn)足行業(yè)對(duì)提高良率、縮短產(chǎn)品上市時(shí)間的需求，支持統(tǒng)計(jì)學(xué)功能的PDK和設(shè)計(jì)流程變得尤其重要。準(zhǔn)確模擬工藝制造偏差可以降低高昂的反復(fù)原型迭代的費(fèi)用，縮短設(shè)計(jì)周期，提高良率，最大化投資回報(bào)。
AP_SUNY PDK套件
AIM Photonics、NY CREATES、Analog Photonics和Ansys Lumerical 聯(lián)合開(kāi)發(fā)了支持統(tǒng)計(jì)模型的PDK套件，以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。
展開(kāi) Moldex3D模流分析SYNC之for PTC Creo模擬可制造性設(shè)計(jì)
主項(xiàng)目的狀態(tài)綜合了所有子項(xiàng)目的驗(yàn)證狀態(tài)，并顯示出最高優(yōu)先級(jí)的狀態(tài)（狀態(tài)優(yōu)先級(jí)：失敗(Failed) > 未確認(rèn)(Unconfirmed) > 無(wú)結(jié)果(No result) > 可接受(Acceptable) > 失敗(Failed)）。
?為了進(jìn)一步查看分析結(jié)果，使用者可透過(guò)單擊 結(jié)果顯示控制(Result Display Control) 來(lái)操作其目錄。
?調(diào)整驗(yàn)證狀態(tài)后，使用者可以單擊 確定(OK) 儲(chǔ)存當(dāng)前設(shè)定。在使用者下次操作 sDFM Viewer 驗(yàn)證狀態(tài)時(shí)，將維持相同設(shè)定。配置文件儲(chǔ)存在項(xiàng)目活頁(yè)夾中，路徑：\Report\RunID\CREO_SYM.ifmi。若配置文件不存在，sDFM Viewer 將重新計(jì)算狀態(tài)。此外，若透過(guò) sDFM Setting 修改了驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)組別的.ifmi 檔將被自動(dòng)地被刪除，sDFM Viewer 將重新計(jì)算狀態(tài)。
3. sDFM報(bào)告 (Simulation DFM Report)
?單擊 生成報(bào)告(Generate Report)，sDFM Viewer 將開(kāi)始截取仿真結(jié)果的屏幕截圖。截圖程序完成后，將會(huì)彈出 sDFM Report目錄。
注：?jiǎn)螕?生成報(bào)告(Generate Report) 之前，用戶(hù)應(yīng)該確認(rèn)塑件模型的位置適合截圖。
?單擊分析項(xiàng)目，將顯示仿真結(jié)果的相關(guān)屏幕截圖。
?單擊 修改圖像(Modify Image)，用戶(hù)可以調(diào)整色桿的上下邊界或其他顯示設(shè)置。單擊 關(guān)閉(Close)，將重新截取仿真結(jié)果的屏幕截圖。
?單擊 確定(OK) 后，報(bào)告將會(huì)開(kāi)始輸出。
展開(kāi) 行業(yè)熱點(diǎn)丨仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)：兼顧性能、可持續(xù)性與效益
性能
通過(guò)將設(shè)計(jì)、仿真與制造功能整合到同一工具中，從設(shè)計(jì)概念到產(chǎn)品驗(yàn)證的全流程可憑借 “協(xié)同思維” 避免差錯(cuò)與疏漏。工程師借助這樣的設(shè)計(jì)自由度，能同時(shí)評(píng)估并優(yōu)化產(chǎn)品的強(qiáng)度、剛度、重量性能、可制造性、質(zhì)量與成本，進(jìn)而更快判斷設(shè)計(jì)方案的實(shí)際可行性。
該方案融合了常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）功能，同時(shí)搭配新一代隱式設(shè)計(jì)工具，為隱式建模賦予了速度、可擴(kuò)展性與穩(wěn)健性。隱式建模是一種常用于復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的技術(shù)，且不存在網(wǎng)格劃分方面的限制（例如，針對(duì)注塑成型零件制造的鼠標(biāo)設(shè)計(jì)）。
Altair? Inspire? Mold是一種現(xiàn)代化的集成化方法，專(zhuān)為設(shè)計(jì)師與產(chǎn)品工程師打造，可簡(jiǎn)化注塑成型零件的可制造性設(shè)計(jì)（DfM）流程。
可持續(xù)性
如今，所有組織都高度重視如何減少碳足跡，同時(shí)遵守日益嚴(yán)格的氣候相關(guān)法規(guī)。供應(yīng)商不斷推出各類(lèi)新型 “環(huán)保” 材料，這些材料的特性，可能與已使用多年、且有豐富技術(shù)經(jīng)驗(yàn)支撐的傳統(tǒng)替代材料存在差異。在這樣的背景下，可靠的數(shù)據(jù)源成為設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。
Altair 材料數(shù)據(jù)中心（Altair? Material Data Center?，AMDC）旨在成為 Altair HyperWorks? 平臺(tái)中全面、統(tǒng)一的材料數(shù)據(jù)源。目前其數(shù)據(jù)規(guī)模仍在持續(xù)擴(kuò)大 ，近期已新增沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司（SABIC）的全系列先進(jìn)聚合物材料數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可在 Inspire Mold 中直接調(diào)用，用于精準(zhǔn)開(kāi)展注塑成型仿真。依托可靠的行業(yè)級(jí)材料數(shù)據(jù)，沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司（SABIC）進(jìn)一步優(yōu)化了從設(shè)計(jì)到制造的工作流程。
展開(kāi) 行業(yè)熱點(diǎn)丨仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)：兼顧性能、可持續(xù)性與效益
當(dāng)下，是否該引入仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)？
如今，仿真已不再只是產(chǎn)品驗(yàn)證的工具。從跨國(guó)企業(yè)到中小型企業(yè)（SME），許多組織通過(guò)采用仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法，已收獲顯著效益。不過(guò)，仍有部分企業(yè)對(duì)這種方法持觀望態(tài)度，原因各異：有的源于固化的企業(yè)文化，有的認(rèn)為該方法成本高、操作復(fù)雜、精度不足，還有的覺(jué)得并非必需。
下面我們以具體案例展開(kāi)分析：設(shè)計(jì)工程師可能不會(huì)對(duì)支架進(jìn)行仿真，背后有哪些原因？而面對(duì)這些原因，又該提出哪些值得關(guān)注的后續(xù)問(wèn)題？
而工程師們忽略的關(guān)鍵事實(shí)如下：
如今，若想讓創(chuàng)新產(chǎn)品快速推向市場(chǎng)，在設(shè)計(jì)階段就需重點(diǎn)聚焦三大核心目標(biāo)：
性能：確保產(chǎn)品擁有最優(yōu)的強(qiáng)度、重量、速度與質(zhì)量；
可持續(xù)性：采用新型材料與工藝，優(yōu)先考慮材料使用效率，注重可維修性設(shè)計(jì)，推動(dòng)產(chǎn)品的重復(fù)使用與回收利用；
效益：合理控制產(chǎn)品成本、運(yùn)維成本與保修成本，同時(shí)提升維修便捷性。
在設(shè)計(jì)流程的初始階段，若要有效平衡這些往往相互矛盾的需求，Altair 的仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)解決方案能為產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師提供有力支持。這一解決方案提供了易于操作的仿真工具與工作流程，即使用戶(hù)不具備有限元分析（FEA）工程師等專(zhuān)業(yè)人員的知識(shí)儲(chǔ)備，也能評(píng)估設(shè)計(jì)方案的性能與可制造性。通過(guò)在設(shè)計(jì)早期識(shí)別并解決潛在問(wèn)題，可大幅縮短進(jìn)入生產(chǎn)階段前的測(cè)試與原型制作時(shí)間。
回到支架設(shè)計(jì)的案例：借助 Altair 全面集成的仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)解決方案，可實(shí)現(xiàn)如下工作流程：
這是一個(gè)典型的優(yōu)化工作流程示例，流程中充分考慮制造方法，最終輸出可投入生產(chǎn)的零件方案。
性能
通過(guò)將設(shè)計(jì)、仿真與制造功能整合到同一工具中，從設(shè)計(jì)概念到產(chǎn)品驗(yàn)證的全流程可憑借 “協(xié)同思維” 避免差錯(cuò)與疏漏。
展開(kāi) 福特汽車(chē)公司使用 Abaqus for 3DS CATIA 和 Isight加快錐形鉸接可制造性的設(shè)計(jì)速度
研發(fā)高質(zhì)量的螺栓連接是汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)不可分割的一部分。雖然與連接件的設(shè)計(jì)相比更鮮為人知，如連接副車(chē)架和轉(zhuǎn)向節(jié)連接的趾型連接臂連接，但是堅(jiān)固的螺栓連接對(duì)于提高操作性能和延長(zhǎng)汽車(chē)性能壽命至關(guān)重要。松動(dòng)的接頭可影響校準(zhǔn)等的質(zhì)量問(wèn)題，并最終影響連接部件的耐久性。一個(gè)設(shè)計(jì)合理的接頭效率更高，可以以更小尺寸的緊固件支撐更大的負(fù)載而不出現(xiàn)松動(dòng)。
福特汽車(chē)公司工程師的任務(wù)就是，為中型客車(chē)的后懸掛系統(tǒng)提供堅(jiān)固的懸臂式錐形鉸接設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖一）。為了在滿(mǎn)足功能的情況下將時(shí)間和成本降至最低，團(tuán)隊(duì)使用針對(duì)結(jié)構(gòu)分析的 Abaqus for 3DS CATIA（AFC）和針對(duì)流程自動(dòng)化和優(yōu)化的 Isight，開(kāi)發(fā)了自動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）流程。
“我們團(tuán)隊(duì)采用了 AFC，以便以模板形式，為設(shè)計(jì)組織內(nèi)的更大的工程師團(tuán)隊(duì)提供標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)力建模和仿真實(shí)踐。”福特底盤(pán) CAE 工程師 Satyendra Savanur 說(shuō)，“Isight 與 AFC 的聯(lián)合，可以使我們研制出強(qiáng)大的自動(dòng)設(shè)計(jì)分析方法。我們使用近似模型中的響應(yīng)面模型，來(lái)找出接頭尺寸的最佳參數(shù)。”
分析錐形鉸接的性能
螺栓連接是汽車(chē)懸掛系統(tǒng)中最常用的連接方法。在此連接方法中，錐形鉸接使用懸臂式連接方式，將趾型連接臂與后轉(zhuǎn)向節(jié)連接進(jìn)行連接。錐形鉸接的兩個(gè)接合部件——內(nèi)套管和轉(zhuǎn)向節(jié)——對(duì)錐角都有唯一的制造公差。
為了在內(nèi)套管和轉(zhuǎn)向節(jié)間實(shí)現(xiàn)牢固的錐形連接，應(yīng)考慮以下方面：
? ——各個(gè)元件的制造公差
? ——錐體和錐形座接觸面
? ——錐角角度
? ——工作負(fù)載移除后的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗
為了對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行虛擬測(cè)試，福特公司工程師根據(jù)使用 3DS CATIA 創(chuàng)建的模型的幾何信息和材料屬性，使用 AFC 來(lái)創(chuàng)建內(nèi)套管和轉(zhuǎn)向節(jié)的有限元模型。
展開(kāi) 
光子焊接：提高撓性混合電子產(chǎn)品可制造性的新工藝
圖4：a）中等功率0603電阻SAC305焊點(diǎn)3秒鐘的溫度曲線；b）高功率下不同脈沖序列下焊點(diǎn)的溫度曲線；c）具有不同功率設(shè)置的焊點(diǎn)溫度曲線（來(lái)源：NovaCentrix）
圖5：定制閃光管、反射器、電源、冷卻和曝光控制器，可確保在不加熱底層基本條件下焊接（來(lái)源：NovaCentrix）
圖6：配備批量傳送裝置的設(shè)備（來(lái)源：NovaCentrix）
總結(jié)
這種新型焊接工藝可焊接300mm×400mm的基板，并可實(shí)現(xiàn)卷對(duì)卷。目前可能出現(xiàn)的新機(jī)會(huì)包括：
? 可使用具有同等質(zhì)量的高溫焊料：SAC-305、SnSb等
? 可使用溫度敏感基板以降低成本：PET、TPU、PVC、PPE、PEI、PVF、PEN等
? 可一次焊接多種尺寸的元件
? 可卷對(duì)卷處理
? 可達(dá)到與回流爐相當(dāng)?shù)男Ч俣纫斓枚?? 可同樣適用FR-4和其他傳統(tǒng)電路板，但設(shè)備占地面積較小
? 允許在鋁上焊接
? 可在曲面上實(shí)現(xiàn)焊接
? 提供靈活/可選的產(chǎn)品設(shè)計(jì)選項(xiàng)
? 堆疊的微通孔上無(wú)熱應(yīng)力
? 較低的能源需求
? 焊接參數(shù)的選擇性控制
? 可選氮?dú)饧庸^(qū)
文章來(lái)源：電子時(shí)代 ，作者ICONNECT007
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展開(kāi) 專(zhuān)題：粉末可回收性因素對(duì)金屬增材制造的影響及提高粉末重復(fù)使用性的方法
近年來(lái)，隨著設(shè)備制造商推動(dòng)傳統(tǒng)金屬粉末生產(chǎn)商提供專(zhuān)為航空航天、國(guó)防和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用而設(shè)計(jì)的特種粉末，使得高端材料增材制造的成本持續(xù)增加。基于此，粉末的可回收性和循環(huán)使用就變得更加重要。在本篇文章中，3D打印技術(shù)參考將具體闡述在金屬增材制造過(guò)程中，粉末回收與循環(huán)使用存在的一些挑戰(zhàn)，尤其是提高粉末重復(fù)使用性的方法。本期文章歸屬于《粉末循環(huán)使用與3D打印質(zhì)量專(zhuān)題二》。
了解粉末降解行為的差異性
在一個(gè)或多個(gè)打印周期后，不同類(lèi)型的粉末會(huì)出表現(xiàn)出不同的性能變化。Inconel 718在循環(huán)使用過(guò)程中具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，但在評(píng)估可重復(fù)使用性時(shí)會(huì)受到形態(tài)和流動(dòng)性的物理特性限制。這些材料在較高溫度下熔化時(shí)，熔體周?chē)牟牧献冃尾Y(jié)在一起，這會(huì)使粉末顆粒變大并且不可用。而鈦合金粉末則更容易吸收氧，粉末較高的氧含量會(huì)導(dǎo)致打印失敗，因此，必須時(shí)刻關(guān)注粉末的氧化情況，其使用次數(shù)也會(huì)受到很大限制。
了解不同類(lèi)型粉末的降解行為對(duì)于制定至今尚沒(méi)有的粉末再循環(huán)性標(biāo)準(zhǔn)是重要的。
金屬粉末多次循環(huán)使用后的降解情況
在一項(xiàng)高溫材料可回收性研究中，研究人員通過(guò)對(duì)多次SLM打印循環(huán)的粉末進(jìn)行分析，以了解對(duì)粉末和零件性能的影響。在多次打印過(guò)程中，附著在較大粉末顆粒上的衛(wèi)星粉開(kāi)始分離，形成較小的單個(gè)顆粒。同時(shí)，粉末顆粒開(kāi)始熔合在一起形成團(tuán)聚體，其中的顆粒破碎成不完整的細(xì)顆粒。所有這些都影響了粉體的流動(dòng)性和堆積密度，使粉體粒度分布變寬并且粉末的氧含量增加。然而，在使用相同批次的粉末連續(xù)13次循環(huán)之后，粉末仍符合成分規(guī)范，滿(mǎn)足可重復(fù)使用的要求（研究詳情已上傳）。
兩種方法提高粉末的可重復(fù)使用性
提高金屬粉末的可重復(fù)使用性，需要確定合格的技術(shù)來(lái)修復(fù)不合格的粉末并使其可重復(fù)使用。
展開(kāi) 可制造性評(píng)估（DFM）
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可制造性評(píng)估（DFM）
AI-FORM 的DFM 模塊具備強(qiáng)大的可制造性分析功能，適用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段與制造前期的DFM分析。DFM分析是產(chǎn)品制造的第一步，也是產(chǎn)品工程師與制造供應(yīng)商之間溝通的橋梁。
找到零件可制造性的關(guān)鍵難點(diǎn)區(qū)域
快速響應(yīng)制造報(bào)價(jià)環(huán)節(jié)
找出沖壓難點(diǎn)
只需3分鐘
3次點(diǎn)擊
AI-FORM DFM 功能列表與應(yīng)用
■內(nèi)置前端幾何分析的CAE技術(shù)
■針對(duì)沖壓件幾何模型檢查成形性，包括基于零件幾何的成形難易云圖，針對(duì)特征位置的成形難易云圖和成形難易指數(shù)（FDI）云圖
■成形難易指數(shù)可直接指導(dǎo)沖壓工序和模具設(shè)計(jì)，如對(duì)于復(fù)雜的拉深零件至少需要幾個(gè)拉深工序
■配合網(wǎng)格變形技術(shù)和網(wǎng)格光滑技術(shù)，用戶(hù)可以隨意地設(shè)計(jì)預(yù)拉深工步的幾何參數(shù)
■高級(jí)的可視化結(jié)果功能
■用戶(hù)可調(diào)整難易指數(shù)（FDI）計(jì)算的參數(shù)
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END
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展開(kāi) 科普時(shí)刻 | 借助魯棒性設(shè)計(jì)解決制造中的不確定性問(wèn)題
堅(jiān)持采用有利于選擇最佳設(shè)計(jì)的方法，可提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量。工程團(tuán)隊(duì)往往會(huì)對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行過(guò)高或過(guò)低的評(píng)估，因?yàn)樗麄儾荒艽_切地確定所需的公差。通常，這會(huì)導(dǎo)致所需的材料、成本和時(shí)間增加。大多數(shù)工程師都熟悉優(yōu)化技術(shù)，但魯棒性評(píng)估可進(jìn)一步為高質(zhì)量提供保證。
電子設(shè)計(jì)和制造中的魯棒性
制造單個(gè)電子組件會(huì)產(chǎn)生偏差，裝配流程也會(huì)導(dǎo)致不一致性，這已不是行業(yè)秘密。而這正是我們需要六西格瑪?shù)?em>設(shè)計(jì)指南的原因所在。六西格瑪質(zhì)量水平要求制造流程生產(chǎn)出的產(chǎn)品缺陷率不超過(guò)百萬(wàn)分之3.4。六西格瑪，也被稱(chēng)為魯棒性設(shè)計(jì)，可促進(jìn)工程師設(shè)計(jì)出不容易受制造變化因素影響的產(chǎn)品。
隨著電子系統(tǒng)和組件變得更小、密度更高、更容易受到熱的影響，不僅有更多的意外相互作用需要被納入考慮范圍，而且也很難預(yù)測(cè)公差將如何影響設(shè)計(jì)和制造。通過(guò)找出必須遵守的生產(chǎn)公差以確保一致的質(zhì)量，工程師能夠減少成本和缺陷，提高質(zhì)量并簡(jiǎn)化工作流程。
評(píng)估魯棒性的流程包括：
識(shí)別制造階段可能產(chǎn)生不確定性并影響最終產(chǎn)品質(zhì)量的隨機(jī)參數(shù)，如隨機(jī)環(huán)境變量或材料屬性。
將來(lái)自制造的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作為概率參數(shù)輸入到仿真模型中，以量化不確定性并預(yù)測(cè)這些參數(shù)的相對(duì)影響。
使用人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)（AI/ML）算法對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行迭代，并通過(guò)自動(dòng)化和系統(tǒng)化仿真流程找到最佳值。
許多公司使用Ansys optiSLang進(jìn)行優(yōu)化，但下面要介紹的是，其中一些公司如何使用該軟件來(lái)證明或改進(jìn)設(shè)計(jì)和最終產(chǎn)品的魯棒性。
獲得共封裝光學(xué)的優(yōu)勢(shì)
自動(dòng)變速器的成本和功能優(yōu)化
產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)主要挑戰(zhàn)是確定功能和成本的最佳組合；有許多方法可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，然而每種方法都需要在開(kāi)發(fā)范圍方面做出不同的承諾。
一家全球汽車(chē)制造商在其自動(dòng)變速器設(shè)備設(shè)計(jì)中比較和評(píng)估螺線管的設(shè)計(jì)替代方案時(shí)，就親身體驗(yàn)過(guò)這種情況。
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