增材仿真的案例
設計仿真 | Simufact Additive仿真預測電子產品打印缺陷，優化增材制造工藝
引言
隨著增材制造技術的不斷成熟，增材制造工藝在電子行業的滲透率不斷增加，其在電子行業的應用主要體現在消費電子、柔性電子、先進封裝等領域，通過高精度增材制造技術實現個性化、復雜結構的零部件的快速制造。
電子產品中的金屬結構件在3D打印過程中會遇到打印變形超差、開裂等問題，尤其在首次打印結構件時，沒有過往經驗可借鑒，只能通過不斷試錯來尋找解決方案。
對于前期工藝開發，借助增材仿真專業軟件，可減少試錯次數，有效縮短研發周期。Simufact Additive增材制造仿真軟件，憑借其簡潔易用、多種算法、求解精確、功能完善、自動優化補償、結合掃描數據高級補償功能等優勢贏得了眾多用戶的好評。
增材制造工藝仿真方案
Simufact Additive 增材制造仿真軟件主要功能包括鋪粉增材制造工藝仿真、鋪粉增材制造工藝缺陷分析仿真、金屬粘結劑噴射成型工藝仿真、機加仿真分析，算法上涵蓋了固有應變、熱學分析、熱力耦合分析，包含制造過程和校核功能分析，針對鋪粉增材制造工藝，軟件可實現增材過程分析、熱處理、熱等靜壓、線割、支撐移除等工藝過程全流程仿真分析。通過Simufact Additive對增材制造過程仿真分析主要打印變形、開裂、卡刮刀預測、收縮線、應力、應變、相變、匙孔、表面粗糙度等，并且軟件具有變形補償自動優化，能夠將優化后的結構導出STEP等格式，最終幫助用戶實現一次打印成功。
表殼增材應用案例
通過Simufact Additive增材仿真軟件對表殼增材工藝研究，軟件可以幫助研究不同的擺放角度對打印變形的影響、不同的支撐方式的影響、變形補償自動優化、打印后消除殘余應力熱處理等影響。該案例主要工藝過程為打印——線割——支撐移除。
展開 預測應力和變形、優化工藝參數，這款考慮掃描路徑的增材工藝仿真軟件都能幫你實現
為了解決質量的一致性與穩定性，面向增材制造3D打印的工藝模擬軟件近年得到了越來越多的應用，利用模擬仿真軟件可以對打印過程進行有針對性的調整、優化，減少試錯，降低成本，提升3D打印成功率和打印質量。
針對增材制造工藝仿真中工藝掃描模擬的要求，安世亞太和中科煜宸聯合開發了可
考慮掃描路徑的工藝仿真軟件AMProSim-DED
。
本文，小編將帶大家理解工藝掃描路徑對增材制造仿真精度的重要性，分享AMProSim-DED的優勢和特點，以及實際應用案例。
掃描路徑模擬為什么重要？
為了研究模擬掃描路徑對增材制造工藝仿真的重要性，對一圓環件分別進行逐層堆積與逐圈堆積的增材制造工藝仿真，對比其打印過程中的溫度、變形及應力的分布。
圖1.變形分布
打印結束后，逐層堆積與逐圈堆積兩種方案的工藝仿真，其最大變形相差約37%，最大應力相差17.5%，且逐圈堆積的變形及應力更小，而這與增材制造工藝分區掃描可以降低變形和應力的經驗趨勢是一致的，說明考慮工藝路徑可以獲得更好的工藝仿真精度。
圖2.應力分布
由此可見，在增材制造工藝仿真中，掃描路徑很關鍵，精細的路徑模擬可以極大提高仿真精度。而市場上的工藝仿真軟件無論采用固有應變算法，還是熱力耦合算法，大多數不考慮工藝掃描策略，而是逐層堆積，即使考慮工藝掃描策略，也過于簡單，或只能分區，或不能與工藝規劃數據提供接口， 無法真實模擬掃描路徑的影響。因此，需要進行考慮掃描策略的增材制造工藝仿真。
展開 誠邀您參加2019 ANSYS 增材制造設計及過程仿真技術論壇
2019 ANSYS 增材制造設計及過程仿真技術論壇將于2月22日在上海舉行，我們真誠地邀請您能出席。
增材制造（3D打印）是一種將材料逐層制造三維部件的技術，該技術在近年來迅速發展，為制造業帶來了革命性的變革。現已在航空航天、醫療、汽車、模具等各個領域突顯其價值，同時也呈現出相應的應用特點和挑戰。如功能性拓撲結構設計，快速宏觀熱變形熱應力分析，支撐結構優化，微觀熔池尺度分析，打印零件孔隙率預測等。如何利用仿真手段快速有效地解決以上難題，并縮減試錯周期，降低產品成本是目前增材制造行業的迫切需求。
ANSYS于2017年宣布成功收購高級增材制造仿真技術領導者3DSIM，并和卡耐基梅隴大學、美國制造American make、General electric、SLM Solution和Renishaw等集團公司開展了大量基于增材制造的設計和工藝優化仿真工作，積累了豐富的經驗。
此次由ANSYS 舉辦的會議邀請到了ANSYS 增材產品高級研發經理Chris Robinson先生，ANSYS 美國資深增材技術專家James Yang先生，ANSYS 印度結構產品開發資深專家Mukul Atri先生共同為大家介紹ANSYS 全新的增材仿真解決方案，面向國內用戶企業首次發布ANSYS Additive Suite 2019 R1全新升級版，并展望增材制造仿真在全球發展的趨勢。會議還邀請到國內外知名技術專家現場分享軟件應用、增材拓撲優化與工藝仿真案例。
展開 尋找增材制造的那根肋骨—DfAM與工藝仿真之路
同樣，作為面向增材設計工程師的Workbench Additive通過熱力耦合算法，可以對打印過程、熱處理過程的溫度變形和殘余應力及增材制造對應的相關后處理工序：去基板及去支撐過程的變形及殘余應力進行有效預測，且能與拓撲優化形成無縫流程，幫助工程師們完成DfAM增材制造設計一體化流程。
04結 語
盧秉恒院士在《增材制造技術——現狀與未來》一文中提出: 建立“應用發展為先導、技術創新為驅動、產業發展為目標”的研究發展思路，以推進增材制造技術的發展，為創新型國家建設提供有力支撐。借工藝仿真的力量，DfAM增材制造一體化流程得以更加完整，從制造過程的物性變化到復雜結構零件的成形風險控制，一件合格的產品，從設計到打印，乃至大批量增材制造零件的生產, 仿真都不能缺席。
作者：張圓，激光增材制造方向工學碩士，安世亞太DfAM賦能業務部增材工藝仿真工程師，擅長金屬增材工藝仿真及航空航天類零件增材工藝研發。
增材思維，數智未來
展開 
ANSYS與漢邦激光合作，金屬增材仿真軟件與硬件的完美結合
（圖為簽約儀式現場）
2019年5月9日，在廣東漢邦科技公司總部，“ANSYS&漢邦科技金屬3D打印增材仿真軟硬件合作簽約儀式”成功舉辦。本次合作是ANSYS進軍增材仿真領域之后在國內簽署的第一家硬件廠商戰略合作協議，雙方將共同推動增材制造仿真的應用與發展，基于ANSYS的工程仿真實力和漢邦科技的增材行業經驗，強強聯合共同打造金屬3D打印綜合解決方案。
參加本次簽約儀式的有ANSYS增材制造全球研發總監Brent Stucker先生、ANSYS中國SOE銷售總監羅強先生、ANSYS大中華區增材產品銷售經理陳曉昆先生、ANSYS大中華區增材產品技術經理翟梓融先生，漢邦科技總經理劉建業先生、漢邦科技銷售主管朱昊威先生、漢邦科技教育主管胡高峰先生。
（圖為ANSYS與漢邦科技簽約）
ANSYS增材制造全球研發總監Brent Stucker先生說，為了大規模量產的需求，在接下來的合作中，漢邦科技將會開放硬件設備的打印參數，ANSYS增材軟件可以進行直接讀取并輸出高保證仿真結果用以預測打印完成后的真實狀態。打印機器也可針對仿真結果對打印參數進行優化，實現前饋控制，確保最終打印出的零件尺寸和性能均能符合設計要求。同時ANSYS和漢邦科技會開展利用仿真技術和工藝開發相結合，進行金屬構件微觀結構定制和材料特性定制等前沿課題的探索性研究。
展開 視角 | 仿真技術賦能金屬增材制造
增材制造中的仿真優勢
工業4.0時代，隨著增材制造的應用普及和快速發展，仿真技術所起的作用越來越不可或缺。
特別是因為金屬增材制造的試錯成本巨大，因此金屬增材仿真工具對企業控制成本具有舉足輕重的影響——利用仿真技術提前獲取增材制造產品的性能，是解決金屬增材工藝質量的重要手段和方法；通過提前預測并在此基礎上進行工藝優化，可降低增材制造的失敗概率，同時不合格產品的數量和試錯次數也大為降低。
在Brent Stucker博士看來，仿真的魅力在于它能夠分析整個增材制造從最早期的設計到成品全過程。企業不但可以依賴傳統仿真工具，以確保最終產品滿足性能標準，而且它們現在還可以借助新的工藝仿真解決方案模擬生產過程。
在金屬增材制造工作流程中，Brent Stucker博士認為仿真技術的優勢最主要體現在新材料、新設計和新生產流程三個方面。
對于新的材料，仿真技術可以幫助用戶開發工藝參數，以便更快地將新材料應用到增材制造機器中，減少錯誤；對于新的設計，仿真技術可以使用拓撲優化來創建新的形狀，還可以通過對設計師使用增材制造的可制造性以及設計在最終產品/系統中的有效性反饋來指導設計者；在新的生產流程中，仿真技術可以指導設計人員將以前的設計經驗（例如載荷、傳熱、流動等）復用到高度復雜的產品中，以減少增材制造過程中的制造和裝配步驟，這其中，多物理場仿真尤為關鍵。
展開 直播預告 | 解鎖增材制造黑科技，玩轉粉床熔融仿真與缺陷分析
精彩直播預告
近年來，增材制造工藝一直是制造行業的熱點話題，無論是航空航天、汽車、醫療還是機械、能源、電子等的行業都對增材制造的應用日趨廣泛。
在粉床熔融增材制造工藝過程中，通常會遇到以下幾個問題：1、零件變形難以控制；2、極易造成開裂、刮刀碰撞、收縮線等風險問題；3、增材制造工藝改進和優化主要依靠經驗和工藝試驗，對人員技術要求高，試驗成本高；4、增材過程的殘余應力難以測量和評估。面對以上問題，海克斯康推出了Simufact Additive粉床熔融增材制造工藝仿真方案并新增了缺陷分析模塊PDA，有效應對增材制造中的關鍵挑戰。
本次直播將為大家介紹海克斯康Simufact增材制造仿真解決方案，以粉床熔融工藝仿真分析為核心，同步介紹圍繞粉床熔融工藝而釋放的缺陷分析模塊，及最新版本的新功能。鎖定直播間，精彩搶先看！
4月10日 14:00
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直播內容聚焦
? Simufact Additive粉床熔融工藝仿真方案詳解
? 新增缺陷分析模塊(PDA)功能揭秘
? Simufact Additive最新版本功能介紹
徐 蕾 海克斯康工業軟件增材制造 高級工程師
中國海洋大學碩士。具有7年以上的增材制造仿真經驗，廣泛的了解國內外客戶在增材制造領域中的仿真需求以及發展現狀，支持過國內航空、航天、汽車、醫療、能源、機械、電子等各領域的增材制造仿真問題，針對客戶的需求能夠提供有效、合理的增材制造仿真解決方案，為客戶解決實際問題。
展開 直播預告-增材制造結構設計-切片-工藝優化仿真全流程解決方案
3月14日 14:00
▲ 掃碼參與報名
立即預定
直播內容聚焦
?? 增材制造創成式設計方案（MSC Apex Generative Design）及案例介紹
?? 增材制造數據準備專業軟件（AM Studio）功能及案例操作演示
?? Simufact Additive增材制造工藝仿真方案介紹
- 鋪粉增材制造工藝仿真模塊介紹
- 缺陷分析模塊功能介紹
- 金屬粘結劑噴射成型仿真模塊介紹
- 機加分析模塊功能介紹
?? 金屬能量沉積(送絲/送粉)增材制造工藝仿真方案（Simufact Welding DED）介紹
?? 典型案例分享：軸承座鏈式分析介紹
徐蕾
海克斯康工業軟件技術專家
具有多年增材制造仿真經驗，廣泛了解國內外客戶在增材制造領域中的仿真需求以及發展現狀，支持過國內航空、汽車、醫療、能源、機械、電子等各領域的增材制造仿真問題，針對客戶的需求能夠提供有效、合理的增材制造仿真解決方案，為客戶解決實際問題。
展開 報名倒計時：ANSYS 增材制造設計及過程仿真技術論壇（上海TCT同期）
2019 ANSYS增材制造設計及過程仿真技術論壇的邀請函發出后，報名熱烈，會議6天倒計時，目前僅有少量席位剩余，誠邀大家盡快報名。
本次會議免費，為TCT展會同期開展的仿真專題論壇，將于2月22日下午在上海卓美亞喜馬拉雅酒店隆重舉行。
ANSYS公司于2017年底宣布成功收購高級增材制造仿真技術領導者3DSIM，并和卡耐基梅隆大學，美國制造American-Make, General Electric, SLM Solutions, Granta等集團公司開展了大量基于增材制造的設計和工業優化仿真工作，積累了豐富的經驗。
此次由ANSYS首次主辦的會議邀請到了ANSYS全球增材產品高級研發經理Chris Robinson先生(曾就職于Sandia National Laboratories, Utah State University, NAVAIR, Boeing, 3DSIM)，ANSYS美國資深增材技術專家James Yang先生（曾就職于GE Aviation and GE Additive），ANSYS印度結構產品開發資深專家Mukul Atri先生共同為大家介紹ANSYS全新的增材仿真解決方案，將面向國內用戶企業首次發布ANSYS Additive Suite 2019 R1全新升級版，并展望增材制造仿真在全球發展的趨勢及重要的應用前景，會議還邀請到SLM Solutions中國區總經理馬建立先生帶來了精彩演講。
展開 SLM工藝仿真綜述（一）之金屬增材制造面臨的挑戰與解決方案
敬請關注后續谷.專欄的SLM工藝仿真綜述（二）之《金屬增材制造仿真的解決方案與思路》
包剛強
德國Esocaet計算力學專業碩士，近20年CAE行業技術經驗和仿真咨詢經驗，完成日、德、中國數百項仿真咨詢項目和多款CAE軟件內核算法開發，現任安世中德咨詢有限公司技術總經理，專業從事基于CAE技術為驅動的工程仿真咨詢和增材先進設計與工藝仿真咨詢。
賀進
男，上海大學材料加工專業碩士。畢業后一直從事于金屬增材制造的設備開發、工藝開發和材料研究等工作，現為安世中德咨詢有限公司增材制造與先進設計應用工程師。
來源：3D科學谷
展開 設計仿真 | 軸承座創成式設計到增材制造工藝仿真應用
Simufact
增材制造（“3D打印”）技術集先進制造、智能制造、綠色制造、新材料、等技術于一體的新技術。增材制造技術從原理上突破了復雜異型構件的技術瓶頸，實現材料微觀與宏觀的可控成形，從根本上改變了傳統“制造引導設計、可制造性優先于設計、傳統經驗設計”的設計理念，真正意義上實現了創成式式設計、拓撲優化設計的轉變，為航空、航天、機械、汽車、電子等以及新產業的發展開辟了巨大空間。那么針對創成式增材結構設計到增材工藝一體化評估，海克斯康提供了完整的解決方案。
01
創成式設計解決方案
海克斯康的創成式設計軟件MSC Apex Generative Design具有增材制造工藝做結構設計與優化功能，一改傳統拓撲優化軟件操作復雜、需多個平臺（多個人員）數據傳遞、結構強度不足等弊端，堅持做具有高度自動化、操作簡單、以應力為導向的創成式設計平臺，創建光順、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、結構美觀的產品設計。
海克斯康的金屬增材制造工藝仿真解決方案Simufact Additive更是在國內外增材制造加工領域享有很高的知名度，作為為全球客戶服務的增材制造的仿真解決方案，Simufact Additive可對粉床熔融、粘結劑噴射、機加等增材制造工藝進行仿真分析。Simufact Additive軟件主要工作內容是在3D金屬打印前，通過對打印過程、掃描策略、工藝參數、基板螺釘卸載、線割、熱處理、HIP、支撐移除等過程仿真，預測打印變形、打印開裂、收縮線、卡刮刀等制造缺陷，軟件具有支撐優化、變形補償自動迭代優化功能，幫助用戶優化打印變形，做打印可行性分析、成本評估等，通過多種仿真分析方法，幫助客戶快速對比不同的打印方案，實現一次打印成功，降低試錯次數，從而節省成本。
展開 
激光增材制造仿真過程分析
摘 要：針對激光增材制造過程, 采用仿真的方式獲取加工過程中各參量隨時間變化的情況。建立了高斯熱源的模型, 主要分析了激光掃描過程中材料的溫度、不同方向的溫度梯度、不同方向的變形量、正應力和屈服應力, 最后分析了冷卻后的溫度、變形和應力分布情況。結果表明:薄壁框由于各方向與空氣接觸面積大小不同, 冷卻的溫度梯度差別大;各方向剛度不同, 會導致變形量不同, 從而對應力的分布造成影響;激光對已成形部分的影響主要位于前幾個掃描周期, 影響程度隨熔池與該節點的距離增大而快速減小;最大單向變形約為2. 5 mm, 最大殘余應力約為560 MPa。
關鍵詞：增材制造;仿真;溫度;應力分布;變形;
增材制造是當今制造領域的一個熱點問題[1], 然而, 由于實際加工中工藝的限制, 在材料、幾何形狀、公差、殘余應力及強度方面生產的制件并不總是可使用的。因此, 在實際加工前采用仿真的方式預演是非常必要的[2,3]。
作為新型制造方法的代表, 增材制造技術提供了生產復雜幾何形狀的能力, 例如內部特征, 這些內部特征難以通過其他任何工藝來創造;然而, 表面質量和精度嚴重阻礙了其進一步的發展, 調整參數過程耗時耗力[4]。Srikanth等[5]采用2D非線性有限元的方式對激光增材制造仿真的溫度場進行了仿真, 隨后又針對3D結構進行了相應的仿真, 分析了不同的激光功率和掃描速度對溫度場及其溫度梯度的影響[6]。Zhao等[7]通過ABAQUS仿真發現激光沉積區域能夠限制基材的塑性變形和材料交界處的正應力。Zhou等[8]提出了一個完整的增材制造模型, 包含了模型設計、參數優化、軌跡規劃和能量及材料消耗, 并且通過閉環反饋進行加工參數優化。
展開 增材制造：仿真新前沿
企業不但可以依賴傳統仿真工具，以確保最終產品滿足性能標準，而且他們現在還可以借助新的過程仿真解決方案模擬生產過程。他們能夠回答這些關鍵問題，如：“我應該把設計發送到哪臺機器？”，以及“哪種材料微結構非常適合這個設計方案？”
AA：仿真技術如何幫助那些剛開始探索增材制造的企業？
BS： 產品研發團隊在過去可利用仿真技術來優化關鍵產品特征，而現在專業工具可以幫助他們針對新的增材制造環境優化設計方案。工程師可以逐層查看變形與應力。他們可以研究部件容差與構建失效，這些是增材制造的主要風險。通過增材制造技術生產的部件的特性與鑄造或鍛造部件的特性大相徑庭，而仿真可以幫助工程師了解和解決這些關鍵差異。
DC： 正如Brent在前面所說的，這些公司需要投資新的生產設備。目前有一些專業仿真工具能夠與這些機器交互。工程師和3D打印機操作員可以在試錯之前，共同確定最佳機器與材料參數。他們可以將預測的機器行為、預測的部件特征與打印過程實際發生的情況對比，從而不斷學習和改進。他們可以減少打印失敗次數以及所需的原型數量。
雖然增材制造仿真是一門新技術，但是它與仿真一直以來所提供的價值定位相契合：最大限度降低風險，減少時間與成本，以及最大限度提高產品創新。
“隨著增材制造得到更廣泛的普及，其能夠實現的益處可謂潛力無限。”
AA：有哪些具體的仿真功能可以適用于增材制造工藝？
DC：有一些適用于增材制造的仿真功能已經廣泛用于解決傳統的產品研發挑戰。例如，數十年來工程師一直在仿真不同的材料成分。他們過去一直在優化產品拓撲以及處理幾何結構，以便同時優化生產過程和實際性能。他們過去一直在進行熱與結構分析。工程師過去需要研究部件形狀、變形與應力。現在令人振奮的是，新的專業工具可以根據增材制造（3D打印）的獨特條件而考慮所有這些方面。
展開 simufact additive 金屬增材仿真軟件網絡研討會
simufact additive 金屬增材仿真軟件網絡研討會
Simufact Additive 是實現一次制作成功的工藝解決方案。在打印和制造過程中，部件的變形是各個公司無法發揮出增材制造工藝全部優勢的主要障礙。在反復的試錯和摸索過程中浪費了大量的非生產性的時間及成本。Simufact Additive是一種在產品的實際打印之前預測并減少整個打印、HIP及切割過程中變形的解決方案。
該軟件具備與從打印床切斷部件、去除支撐結構、熱等靜壓（HIP）等工藝有關的功能。憑借這些功能，在生產階段便無需反復嘗試，可高效率實施造型，節省時間和成本。另外，MSC公司成今后還將為該軟件配備熱-結構耦合分析、溫度履歷管理、基于拓撲學優化的造型形狀設計、支撐材料設計等功能模塊。
研討會網址：
https://msc-software.webex.com/msc-software/onstage/g.php?PRID=dd90516e7d0fe7f50c29eea7cfeafd0b
歡迎大家，積極報名注冊
展開 應用實例 | Simufact 增材制造工藝仿真助力保時捷薄壁件打印
圖 4 中可以看到實物打印部件的上部區域出現了收縮線，而仿真軟件準確的預測了這一成形缺陷，下一步可以基于該結果進行補償設計。
02 價值體現
本研究揭示了激光束粉末床熔融工藝在汽車薄壁結構中應用的可行性。然而，該工藝相對較高的成本將限制其應用范圍為：小批量、高端產品的制造。Simufact Additive 準確的預測了變形和收縮線，并可以基于仿真結果進一步進行改進工藝設計和驗證，最終實現一次成功打印的目標。
03 增材制造工藝仿真方案
Simufact增材制造工藝仿真包括：金屬粉床熔融（PBF、SLM、DMLS等）、金屬粘結劑噴射成型（MBJ）的增材制造工藝、以及送絲送粉的增材制造工藝（DED）。
針對于粉床熔融的增材制造工藝仿真，Simufact Addiitive支持全工序鏈的仿真分析，包括：構建（打印）、線割、支撐移除、熱處理、熱等靜壓（HIP）等，通過模擬可以有效預測變形、開裂、塌陷、刮刀碰撞、收縮線等失效問題，支持多種類型的支撐結構導入與創建，支持支撐結構優化、支撐方向優化、考察基板變形、成本分析、反變形、自動變形補償等功能，向導式操作模式下采用一鍵式網格劃分，高效、簡易的前處理界面與后處理界面融為一體，極大地提高用戶仿真效率。
針對金屬粘結劑噴射成型，Simufact Addiitive 專業的MBJ模塊，可以進行該工藝的燒結過程仿真，可以考慮粘結后的零件的致密度、燒結過程中的重力影響、通過輸入燒結工藝曲線仿真分析燒結過程中的收縮變形，而且具備自動迭代補償變形的功能，能夠自動迭代補償變形結果，幫助用戶解決燒結收縮變形等問題。
針對送絲送粉增材制造工藝仿真，Simufact Welding專業的DED模塊，主要用于送絲送粉式增材制造工藝的仿真。
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