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對于鑄件，通常使用拓撲優化的方法優化肋筋及加強特征的布局，從而降低產品重量。利用MeshWorks可以直接基于網格快捷刪除各種特征及肋筋，快速創建拓撲優化所用的設計空間，優化求解后，根據結果快速創建實體肋筋。

圖2 一體化鑄件二、研究方法考慮到設計和生產技術的工藝條件，通過結構優化提高鑄造零件的產品質量，因為結構力學和生產技術相互影響，在結構中鑄件開發過程使用拓撲和形狀優化，并提出有建設性的工藝條件，來將鑄件結構優化以及優化目標和優化策略的推導，例如：鑄件的鑄造模擬以確定合適的方案和參數以及優化目標的形成（缺陷：氣蝕、孔隙率......）

在拓撲優化方面，可以采用靜載荷的慣性釋放法對自由結構進行優化，而不需要額外的約束。 慣性釋放屬于一種典型工況，普遍出現航空航天，汽車，船舶等工業領域，例如在處理汽車轉向節強度仿真分析中普遍采用此方法，受制于制造工藝，針對轉向節等傳統鑄件的減重優化也是輕量化設計的一個難點，尤其新能源汽車，飛行汽車等對零件質量較為敏感的產品對此有較大的需求。

拓撲優化不失為一種高效的手段。拓撲優化是在指定的優化空間內，考慮性能、工藝等多種約束和性能指標，對材料分布進行的結構優化，特別適用于鑄件類的結構設計。

利用拓撲優化軟件，該團隊將零件的重量減少了40%--從 240 磅減少到 165 磅--同時仍然滿足規定負載條件的功能要求。 拓撲優化是一種仿真驅動的設計技術，該技術通常用于航空航天和汽車工程領域，優化目標通常是剛度最大化和重量最小化。

首先從基于線性化載荷情況的拓撲優化開始，以實現有效的材料布置。然后與多學科優化相結合，以評估組件的結構性能，并使用人工智能和機器學習支持的鑄造模擬來檢查其可制造性。? 拓撲優化Altair 強大的且經過驗證的生成式設計技術用于最有效地布置材料。在這里，可以為多學科載荷情況推導出最佳載荷路徑，包括數百種載荷工況、變量以及鑄件的制造約束。

鋁合金鑄件質量穩定且易于大批量生產，已被車企廣泛使用在輪轂、發動機缸體、變速器殼體、懸架擺臂、發動機懸置等零部件。在車輛中常用的變形鋁合金主要有軋制和擠壓鋁合金，軋制鋁合金主要為5系合金，多為板材，主要用于汽車覆蓋件沖壓成形等。擠壓鋁合金主要為6系和7系合金，多為型材，主要用于車身骨架。

缸體、缸蓋、罩蓋、軸承蓋、歧管、壓縮機、發電機、進排氣歧管以及部分鑄件支架等由二階四面體單元劃分，油底殼及沖壓支架由殼單元劃分，模型的網格數量在60 萬個左右。發動機有限元網格建立的連接由Tie 連接與KINCOUP 組成，不同的部件分別賦予不同的材料屬性。發動機整機模型，如圖1 所示。

在設計的環節中，鉸鏈臂的結構根據DfAM設計原則進行了優化，充分利用了增材制造的優勢，并對幾何形狀進行了拓撲優化，將鉸鏈臂的重量減少了35%。由于材料需求的減少和打印時間的縮短，與沒有結構優化的設計相比，成本降低了20%。 在設計環節中還應考慮結構形式對后處理的成本影響。

高云凱等采用CFRP（碳纖維增強復合材料）和環氧樹脂集體材料對發動機罩進行了等效替代拓撲優化。HAN Shanling等采用自適應響應面法對電動汽車發動機罩進行多目標尺寸優化設計，使發動機罩的質量降低了8.8%。

中國科學院金屬研究所采用DED-L修復DD32單晶合金，經標準熱處理后，修復試樣在1 000 ℃/280 MPa條件下拉伸性能優于鑄件[128]。

特別是3D打印 拓撲優化 、模擬 仿真 等，商業化的國產軟件幾乎為0。 總結 南極熊認為，以上的每一種3D打印技術，都可能發展成為一個產業，希望中國加以重視。