3D打印仿真的案例
幾種3D打印仿真軟件-Part 2
3D打印 / 增材制造仿真是一個廣泛的概念，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行模擬。借助仿真的力量，3D打印零件的設計能夠得到優化，打印失敗的情況也將減少。但是由于仿真技術能夠涵蓋到整個3D打印過程，市場上各種3D打印仿真軟件的應用側重點也是不同的。
3D科學谷曾在3D打印仿真軟件-Part 1一文中列舉了幾種3D打印仿真軟件。本期，3D科學谷整理了另外幾種3D打印仿真軟件。
Materialise
Materialise 在其Magics 軟件中集成了Simufact的仿真功能，金屬3D打印操作人員無需在數據準備軟件和仿真軟件之間來回切換，即可利用仿真結果來修改部件的擺放角度和支撐。這個仿真模塊易于使用，它不是一個研究工具，而是一個可以在日常運用的生產工具。
通過使用Magics中的仿真功能，用戶可以快速發現并解決加工中的問題，降低加工失敗的風險。這有助于提高金屬增材制造的效率，從而改善運營利潤。
Magics 軟件中的仿真模塊，圖片來源：Materialise
Magics Simulation模塊作為現有軟件中的完全嵌入式集成仿真模塊，用戶無需在不同軟件包之間進行更換就可以使用仿真。
Magics 仿真模塊專注于金屬增材制造仿真，采用基于Simufact仿真技術的機械固有應變方法，包括應變校準[和]模擬作業管理系統。它還具有無縫集成的可視化工具，如（反）變形，收縮線和重涂沖突和根據模擬結果調整支撐的能力。
Materialise 計劃進一步通過仿真來自動推動金屬增材制造工作流程，例如優化支撐結構，零件擺放方向，切片等，幫助3D打印用戶將打印設備的容量使用最大化。
展開 CAE仿真可以讓3D打印更簡單
采用MSC提供的特殊建模技術，無論部件形狀多么復雜都能快速建立適合 3D打印工藝仿真的模型；在求解技術方面中，通常一個復雜的3D打印工藝仿真可以在幾十分鐘到數個小時內完成，預測的變形誤差在5%以內。下面是實際通用機械和飛機結構金屬3D打印仿真的結果示意圖：
幾種3D打印仿真軟件-Part 1
3D打印 / 增材制造仿真是一個廣泛的概念，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行模擬。借助仿真的力量，3D打印零件的設計能夠得到優化，打印失敗的情況也將減少。
但是由于仿真技術能夠涵蓋到整個3D打印過程，市場上各種3D打印仿真軟件的應用側重點也是不同的。本期，3D科學谷整理了幾款3D打印仿真軟件，從中我們可以看到這些軟件所實現的不同仿真功能。
ANSYS
ANSYS 增材制造仿真技術的聚焦點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 面向增材工藝設計的仿真解決方案包括：面向產品設計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、材料科學家、設備、粉末制造商的ANSYS Additive Science。
ANSYS 打印仿真
ANSYS增材制造仿真的應用價值體現在改善、減少和開發幾個方面。改善，包括改善金屬增材制造設計流程、對工藝過程的了解、機器生產效率、材料利用率、可重復性和質量；減少，包括減少打印失敗，打印時間，不合格零件，后處理，試錯，設備維護和對環境的影響；開發，包括開發新材料，新機器，新參數，個性化微觀結構和期望的材料屬性。
Amphyon
Amphyon 的仿真技術也是專注于金屬增材制造，特別是激光熔融增材制造技術。
展開 simufact.additive 3 金屬增材制造（3D打印）成形仿真軟件
Simufact 推出金屬增材制造（3D打印）成形仿真軟件第三個版本：
simufact.additive 3
考慮基板對增材制造3D打印成形工藝的影響
多個零件可以同時在一個工藝中(3D)打印模擬仿真
2017年11月9日，在德國漢堡，Simufact公司——MSC軟件公司，宣布發布金屬 增材制造（3D打印）成形仿真軟件第三個版本，Simufact.additive 3 。提供了熱-力耦合方法，允許用戶通過提供的組件的溫度的全局的分布觀察，可以更清楚地了解熱能的影響。用戶可以使用這些數據來確定變形和基板的影響。除了Windows求解器外，simufact.additive 3 提供了Linux求解器。因此，該軟件可以用于Linux 計算機上的仿真，例如在高性能的linux集群上求解。
分析整體構建過程
Simufact Additive 3 著重于用新的熱力學模擬方法分析構建過程中的分層計算。用戶現在可以收到有關組件中的熱行為的全局聲明，例如熱峰值負載，以便在在早期識別過熱區域。與固有應變法相比，熱力學方法考慮了更多的物理參數和邊界條件，其中包括熱相關變量，如激光功率，激光速度和預設溫度。
通過使用熱力學計算方法，用戶不需要預先執行校準。通過實施熱力學計算方法，用戶可以在建模過程中考慮打印機在軟件中的基本參數。
基板的影響
在增材制造過程中，工件不僅會產生變形和應力，基板同樣會影響打印過程以及后續工藝。在實際打印過程中，基板會產生變形和應力，這會對支撐結構和組件產生影響。在Simufact Additive 3中，工程師可以檢查那些基板對組件的影響。
基板的頻繁使用會導致額外的問題，因為他是一個易損件。每次生成后，一層材料被切除，這樣使其變的更薄。在接下來的打印項目中，用戶可以評估基板的變形，并確定何時需要更換基板。
展開 
案例分享 | Simufact Additive——3D打印仿真軟件在醫療行業的應用
概 述
金屬3D打印技術以其獨特的加工形式、高效的定制能力，現已成為非標流線部件及拓撲鏤空等部件的重要加工方式。在醫療行業中，骨小梁、骨骼、關節等各項人體植入物都需要對患者進行針對性定制。針對定制成形的非規則部件的加工，3D打印以其普適性高、加工精度高等優勢，已成為植入部件加工工藝的最優之選。
然而，在金屬的3D打印過程中，雖然單件產品可快速成形，但打印成形的過程往往伴隨著部件變形、打印過程中刮刀的碰撞、打印后收縮導致的開裂等一系列問題。在增加試錯成本的同時，也嚴重影響著患者的醫療時效性。針對以上問題，海克斯康旗下的Simufact Additive仿真軟件可對打印部件進行快速仿真分析，預測可能的打印失效方式，并可對部件的打印變形進行自動迭代補償，幫助客戶實現“一次打印即可成功”的目標需求。
Simufact Additive簡介
Simufact.Additive 是全新開發的增材制造工藝仿真軟件，專門用于模擬金屬材料鋪粉增材制造過程。通過Simufact. Additive不僅可以虛擬再現增材制造過程，預測增材制造過程中以及結束后結構的變形和最終形狀、殘余應力。并可以輔助進行增材制造工藝參數（堆積方向、支撐結構、切割方向、材料、掃描速度、熱源參數等）的設計和優選。進而幫助設計人員進行改進工藝設計方案的虛擬驗證，從而最終實現“一次打印即可成功”的目的。
Simufact.Additive 側重于粉床熔融工藝仿真分析，其中包括選擇性激光熔融（SLM）、直接金屬激光燒結（DMLS）、LaserCUSING?、等效模擬EBM（考慮真空環境和基板預熱）、多種金屬粉末床熔融（PBF）等。
展開 玻璃纖維3D打印機仿真機器鳥，翱翔空中“以假亂真”
荷蘭男子用3D打印機仿真機器鳥，機器猛鳥翱翔空中“以假亂真”
鳥是人們都喜歡的一種動物，但是對于種植農田的人來說最討厭的二就是鳥，特別是鳥群，因為這些不速之客會偷吃農作物，不過這個問題至從一直大鳥的到來也都解決了。
這只鳥其實并不是真的鳥，而是荷蘭一位男子用玻璃纖維和尼龍，經3D打印機給打印出來的機器鳥，是專門用來嚇退機場和農田的鳥群的，這只機器鳥一共分為兩類，一個是游隼和老鷹。因為它們在鳥類食物鏈中屬于頂端，它們會捕食其他的鳥類，所以這樣足夠能嚇走其他的鳥類。
這種鳥十分的逼真，不僅是外形樣色和真的非常的相似，就連它在空中飛翔的樣子也十分的逼真。由玻璃纖維和尼龍經3D打印，即使摔倒地下也不會有事。飛行的方向和速度由人來操控，不過這位27歲的荷蘭青年正準備將它升級為自主飛翔。
玻纖https://www.hongyantu.com/index.php?r=new%2Fview&id=2810
展開 玻璃纖維3D打印機仿真機器鳥，翱翔空中“以假亂真”
荷蘭男子用3D打印機仿真機器鳥，機器猛鳥翱翔空中“以假亂真”
鳥是人們都喜歡的一種動物，但是對于種植農田的人來說最討厭的二就是鳥，特別是鳥群，因為這些不速之客會偷吃農作物，不過這個問題至從一直大鳥的到來也都解決了。
這只鳥其實并不是真的鳥，而是荷蘭一位男子用玻璃纖維和尼龍，經3D打印機給打印出來的機器鳥，是專門用來嚇退機場和農田的鳥群的，這只機器鳥一共分為兩類，一個是游隼和老鷹。因為它們在鳥類食物鏈中屬于頂端，它們會捕食其他的鳥類，所以這樣足夠能嚇走其他的鳥類。
這種鳥十分的逼真，不僅是外形樣色和真的非常的相似，就連它在空中飛翔的樣子也十分的逼真。由玻璃纖維和尼龍經3D打印，即使摔倒地下也不會有事。飛行的方向和速度由人來操控，不過這位27歲的荷蘭青年正準備將它升級為自主飛翔。
富赟貿易（江蘇）有限公司http://www.maifucai.cn/product/
展開 ANSYS宣布收購增材制造（3D打印）仿真領導者：3DSIM
此次收購使ANSYS擁有了業內唯一一個完整的增材制造（3D打印）仿真工作流程。
全球工程仿真軟件行業的領導者和創新者：ANSYS， 于11月15日宣布成功收購高級增材制造仿真技術領導者：3DSIM。在收購3DSIM后，ANSYS擁有了業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）是在工程領域中發展速度最快的細分市場。雖然增材制造技術有望推動工業制造格局的巨變，但在企業真正廣泛應用該技術取代現有制造技術之前還必須克服一些障礙。尤其是金屬打印充滿了挑戰性，因為其通常要求激光技術針對不同應用來優化金屬的密度。但是打印過程中也會意外導致金屬熔化，從而造成產品故障。此外，快速加熱和冷卻產生的應力也會導致產品變形。強強聯合的ANSYS-3DSIM仿真解決方案將有助于緩解相關風險，從而在未來打印出功能更強大、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/仿真工作站配置推薦2021v4
2.3 3D打印模型的模擬仿真計算
主要任務：優化材料、工藝、結構設計，減少打印失敗（變形、裂紋、質量差、密度不足等）、減輕重量、縮短打印時間、降低廢品率等
典型仿真軟件：Ansys additive套件，Amphyon，Netfabb
計算重點：對3D模型的結構仿真模擬強度分析、熱分析等
硬件配置：基于有限元法的仿真計算，多核并行、高頻、高內存帶寬
（三）3D打印建模、修復、仿真硬件配置推薦
3D打印技術應用在各行業普及，3D打印配套的建模復雜度與仿真計算規模越來越大，對計算要求越來越高，如何配置一臺建模快不卡頓、仿真計算性能高的---3D打印最佳性能的圖形工作站？
西安坤隆計算機公司是一家針對行業應用，量身定制高性能圖形工作站解決方案公司，通過對3D打印過程的每個環節分析和了解，給出最佳最快的工作站硬件配置架構。
展開 領取：3D打印設計與仿真軟件廠商Altair 2022年臺歷
Altair 3D打印解決方案，支持從造型設計，到點陣優化、拓撲優化，以及鑄造仿真和打印過程仿真，端到端完整解決方案。
造型設計：Altair Inspire Studio 具有基于結構歷史進程的曲線構建NURBS 曲面、PolyNURBS 多邊形建模、參數化實體建模的融合設計建模方式。能夠自由靈活地構建三維造型，滿足增材制造對于復雜造型的設計需求。
點陣優化：Altair OptiStruct 和 Altair Inspire 都可以根據不同的載荷條件生成點陣(Lattice)，支持優化成點陣和實體相結合的結構。Altair Inspire 可以將點陣(Lattice)結構導出 stl 格式的文件用以直接打印。
拓撲優化：“拓撲優化”技術可以彌補設計能力與增材制造潛力之間的鴻溝。Altair 拓撲優化技術可以模擬多體運動在靜力學和多體動力學環境中給定負載和邊界條件，找到設計空間中的最佳材料分布方式，提供最佳結構方案，實現產品減重并減少材料使用，從而降低成本。
鑄造仿真：對于通過增材制造結合鑄造實現大件結構優化的產品，Altair Inspire Cast 能夠有效地對復雜零件的鑄造過程進行仿真，在鑄造前發現可能的卷氣、縮松等缺陷，幫助改進工藝，提高良品率。
打印過程仿真：借助 Inspire Print3D，用戶可以減少材料使用量、打印時間和后處理工作，從而降低產品開發和增材制造成本。Inspire Print3D 提供快速準確的工具集，可用于實現選擇性激光熔融(SLM) 部件的設計和過程仿真。
展開 3D打印仿真模擬將歷史變為現實--ESI Additive Manufacturing仿真軟件
Réplic'Air獲得了Expleo（前身為AssystemTechnologies）和PRISMADD的支持，以生產和提供獨特的3D打印金屬零件來裝備飛機--特別是發動機的冷卻系統，冷卻系統由五個不同的管道和儲存器組成。Expleo是一個工程團隊，協助客戶進行數字化轉型，而PRISMADD則致力于通過簡單或復雜的3D打印實現客戶的零件。
最初，技術支持團隊沒有采用仿真模擬，而是重新設計并制造了用于發動機冷卻系統的3D打印復制品。這導致了預期之外的層與層之間的變形、孔隙和間隙（特別是由于薄壁）---更不用說浪費時間和材料了。每生產兩個有缺陷的原型，材料價格約為2萬歐元，并且延遲一個月交付。為了滿足飛機可完全運行的最后期限，他們意識到仿真模擬將幫助他們會在盡可能短的時間內確定其零件的最佳設計。因此，Expleo轉向可應用于其3D打印需求的仿真模擬軟件---ESI Additive Manufacturing仿真軟件。
“我們與ESI團隊的合作使我們能夠解決系統的制造問題。得益于ESI增材制造仿真解決方案，我們能夠在最短的時間內做出正確的決定，推出一部分發動機冷卻系統。”
---------Wilfried DUFAUD聯合創始人Aura-Aero和Replic'Air成員創新領導致力于增材制造應用和科學主題的制作。
為了滿足完全運行飛機的最后期限，工程師意識到仿真模擬將幫助他們在盡可能短的時間內確定其零件的最佳設計。為此，Expleo3D打印模擬軟件----ESI Additive Manufacturing仿真模擬軟件。
展開 
MTC借助COMSOL仿真 App 優化 3D 打印技術
仿真軟件自身也需要不斷地優化，這需要聯合整個增材制造生態系統，仿真軟件需要與機器制造商合作，以獲得設備的物理參數權利；需要與材料供應商合作，以保證材料科學指標是正確的；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測結果與實際效果之間匹配的權利。根據所有的材料、設備和產品的關鍵信息，預測如何改變材料，機器和建模。仿真最終的目標是為了使人們不需要交“學費”，將設備當成試驗品，仿真的目的是不浪費時間和金錢，避免錯誤發生。
總體來說，專門針對于增材制造的仿真軟件是個新領域，在這種方式中，仿真將是管理預期的一種手段，在上機之前告訴制造商什么是可以做的，包括支撐結構的設置，怎樣做是優化的結果。可以說，仿真產生的洞察和理解，減少了制造商的痛苦和不可預知的故障。
根據3D科學谷的市場觀察，除了文中提到的COMSOL軟件，為了解決許多與金屬3D打印相關的常見問題，包括應力變形、裂紋、表面質量差、密度不足等問題，市場上比較常見的包括ANSYS旗下的3DSIM，德國創業公司Additive Works開發的基于仿真的金屬增材制造預處理軟件Amphyon等。
展開 流體仿真在開放式無人機3D打印領域的應用
其實這個邏輯用在很多場景中有著異曲同工的呼應感，不僅僅是人工智能是用來增強人類能力的，在設計中，仿真軟件也在發揮著增強人類駕馭復雜情景的能力，幫助人類實現一些令人“腦洞大開”的創新。
要論3D打印技術中的“腦洞大開”，開放式3D打印（OAM）讓人過目不忘，其核心思想是打印系統的體積不受構建物體體積大小的限制，執行構建的“打印頭”不受空間位置限制，同時保持極高的打印精度，實現大尺寸構建的3D打印直接成型。德迪創造性地將無人機作為打印噴頭的載體，配備持續性的供料系統，適用于大型建筑、太空設備、海底建筑等場景。
開放式3D打印可以將民用無人機與3D打印技術進行完美融合，采用全新設計的3D打印專用無人機作為噴頭載體，完美解決常規3D打印設備尺寸的限制。開放式 3D打印理論上不受打印地點、高度、成型尺寸等限制，具有高度的尺寸自由和設計自由性能。
開放式3D打印技術帶來了打印尺寸和空間維度上的自由度，也具有相當高的設計難度和實現難度，其中不但涉及3D打印技術的難點，也涉及了一般飛行器涉及的全部技術難點，例如氣動性性能、結構力學性能、穩定性性能等等。其中，氣動性能在設計過程中主要依靠仿真流體力學來實現，本期增材專欄通過安世亞太《流體仿真在開放式無人機3D打印領域的應用》針對某一型號的3D打印無人機機型的流體仿真部分進行簡要的說明。
展開 增材制造（3D打印）在生物工程上的應用
在simufact.welding中，對增材制造（也可以稱3D打印）的仿真過程設置是非常容易進行的，也很容易實現。下面舉一個在生物工程領域的例子，來進行展示。
首先，在mimics軟件及geomagic軟件中，對CT掃描得到的脛骨進行建模和修復，如下圖所示。
建模完成后，在hypermesh等網格劃分前處理軟件中，對其進行網格劃分。注意，由于該構件是由增材制造來進行分層制造，所以網格劃分也需要遵循一定的層次規律。
網格劃分完成后，將其導入simufact.welding中，進行分層設置，建立起掃描軌跡線，并一一對應。
然后就是求解計算。將計算得到的結果與計算之前的結果可以對比，得到其增材制造后的冷卻階段，模型的總體變形，如下圖所示，是非常明顯的。無論是縱向變形，還是橫向變形，變形量都非常明顯。這也是增材制造仿真的意義之一。
動畫如下所示：
更多詳細內容，可以點擊以下鏈接，查看英文說明：
http://www.linkedin.com/pulse/metal-additive-manufacturing-simufact-louis-lu?trk=prof-post
展開 3D打印ansys仿真
生死單元 溫度場 應立場 需要的私聊
