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然而在現實中可能會出現一些偏差，導致制造零件的剛度不同于分析的結果。這種差異主要是由增材制造過程中的內部缺陷引起的。這種偏差在基于面的點陣結構（如gyroids和其他TPMS結構）中尤為明顯。研究表明，SLM方法制造的測試件的實際剛度約為分析結果的30%至56%。因此，有必要修改設計，以處理制造偏差問題，以確保實際產品的剛度。

圖4 金屬增材制造殘余應力的形成機制 固有應變法固有應變法最早由日本學者上田（Ueda）提出，廣泛應用于大型焊接結構的扭曲與殘余應力預測。由于可以快速實現大型復雜零件的殘余應變與扭曲變形預測，固有應變法目前已成為零件級增材制造模擬的主流方法，并且已經被多種商用增材制造模擬軟件所集成。金屬增材制造模擬中固有應變的獲取主要有2種方法：微觀尺度模擬和標準件變形標定。

圖4支撐結構傳熱示意圖 作用三：傳熱作用，減少熱積累和熱變形 在增材制造過程中，支撐結構可以充當“導線”的角色，傳遞打印過程中的熱，并通過降低零件的熱應力來避免零件的熱變形。 設計點三：結構設計的要點之三是如果過程模擬顯示局部溫度較高的區域，額外的支撐結構可以幫助降低溫度;這樣可以減少變形。

這導致熔池內部及相鄰層、道之間形成獨特的微觀結構，包括精細的枝晶結構、晶粒尺寸、晶粒取向（織構）以及由微觀偏析引起的潛在析出相。這些凝固組織特征直接決定了制件最終的力學性能（如強度、韌性）和物理性能。因此，精準預測和控制凝固組織演變對于增材制造的工業化應用至關重要。</p><p>有限元-元胞自動機（CAFE）法是一種強大的跨尺度模擬方法，為研究增材制造凝固組織形成提供了有力工具。

，闡述了增材制造金屬晶格結構的設計、優化、性能及應用，并根據目前增材制造金屬晶格結構的研究成果，討論了其局限性和未來的發展方向。

一、增材導入：增材制造的一般流程包括：1、面向增材的設計：包括CAD模型的創建、對模型進行優化、晶格和輕量化設計等；2、打印前優化設置：包括STL格式模型的修復，支撐的創建、打印方向的確定與優化；3、增材過程仿真：包括應力、變形分析，變形補償；4、材料分析：材料特性的數據、晶體形態預測、熔池和空隙預測等；5、數據采集和管理：增材數據的掌握與追溯、合并與分享增材數據

在航天航空領域，復雜多變的天氣對飛行器的結構設計、材料和制造等提出了更高的要求。迫切需要通過制造技術的創新實現結構的輕量化、結構一體化以及提高產品生命周期性能的制造技術。增材制造俗稱3D打印，顛覆了傳統制造技術，可以精密地制造出復雜形狀的零件，從而實現了零件"自由制造"。而且相比傳統制造業，產品結構越復雜，增材制造的優勢也越明顯。

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（2） 宏觀拓撲優化與微觀點陣結構研究日趨完善，將宏觀拓撲優化設計與微觀點陣結構有效融合，建立多尺度結構之間的高度銜接性，充分利用拓撲優化的高性能構型及增材制造所提供的廣闊設計空間，追求高性能的輕量化設計具有廣闊發展前景。

因此，結合并行計算技術，開展設計變量較少、收斂性較好的算法研究以輸出可直接應用于增材制造的最優拓撲結構具有重要現實意義。 宏觀拓撲優化與微觀點陣結構研究日趨完善，將宏觀拓撲優化設計與微觀點陣結構有效融合，建立多尺度結構之間的高度銜接性，充分利用拓撲優化的高性能構型及增材制造提供的廣闊設計空間，追求高性能的輕量化設計具有廣闊發展前景。

結合金屬增材制造仿真工具Simufact Additive和聚合物專用工具Digimat-AM，用戶無需自身專業知識即可應用增材技術。通過這些工具可生成適應制造需求的最優結構并優化生產流程，并且對生成結構的制造仿真可優化變形和殘余應力等關鍵生產因素，從而實現高質量零件制造。

（a）飛機機翼拓撲優化；（b）發動機的薄壁晶格填充；（c）耐熱結構的雙梯度材料和功能設計；（d）帶有支撐結構的金屬承重結構；（e）和（f）承重結構的無支撐設計；（g）鈦合金多層級設計；（h）、（i）和（j）衛星支架的實體-點陣并行設計；（k）連續變化的點陣多層級設計。 未來方向 1）結構和多學科拓撲優化 。

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但是在研究過程中也暴露出了很多問題，這些問題制約著鎂合金增材制造工藝的進一步應用與發展：（1）基礎研究理論匱乏，由于缺乏鎂合金打印過程中的相關熱源能量輸入的調控模型，尤其是對SLM成形過程中過熱熔體在高能量激光輸入下反沖壓形成的飛濺難以進行模擬，以及對快冷過程中微觀組織演化的模擬研究與理論分析。

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<p>comsol增材制造模型；</p><p>物理場：固體傳熱、固體力學、活化；</p><p>結果：溫度場、應力場</p><div contenteditable="false" width="100%"> <figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202408/attachment/f7a05bd4160949b2966fc6dfc72b70f5