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本期海克斯康直播講堂請到了技術(shù)專家徐蕾為我們帶來增材制造結(jié)構(gòu)設(shè)計-切片-工藝優(yōu)化仿真全流程解決方案，從功能介紹到軟件操作到實際案例，逐一為我們講解海克斯康解決方案如何為客戶解決實際問題，歡迎預(yù)約報名！

Simufact Additive變形補償自動迭代 變形補償優(yōu)化后的打印仿真結(jié)果制造缺陷預(yù)測Simufact Additive增材仿真軟件除了對變形的預(yù)測和自動迭代優(yōu)化，還可以對增材制造各個工藝階段的應(yīng)力進行仿真分析，并且可以對增材制造缺陷進行預(yù)測分析，如打印開裂、收縮線、刮刀碰撞預(yù)測等。

此外，在設(shè)計流程中加入增材制造設(shè)計規(guī)則，也是確保成功的關(guān)鍵所在。 拓?fù)?/em>優(yōu)化 拓?fù)?/em>優(yōu)化能夠充分地利用增材制造所提供的設(shè)計自由度，從全新的設(shè)計開始到不斷迭代實現(xiàn)優(yōu)化的設(shè)計，同時還可以修改零部件的基本形狀和尺寸。 拓?fù)?/em>優(yōu)化并不是一項新技術(shù)，但希望利用該項技術(shù)優(yōu)勢的公司目前仍要面臨多種障礙。

增材制造技術(shù)從原理上突破了復(fù)雜異型構(gòu)件的技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)材料微觀與宏觀的可控成形，從根本上改變了傳統(tǒng)“制造引導(dǎo)設(shè)計、可制造性優(yōu)先于設(shè)計、傳統(tǒng)經(jīng)驗設(shè)計”的設(shè)計理念，真正意義上實現(xiàn)了創(chuàng)成式式設(shè)計、拓?fù)?/em>優(yōu)化設(shè)計的轉(zhuǎn)變，為航空、航天、機械、汽車、電子等以及新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展開辟了巨大空間。那么針對創(chuàng)成式增材結(jié)構(gòu)設(shè)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。

（a）飛機機翼拓?fù)?/em>優(yōu)化；（b）發(fā)動機的薄壁晶格填充；（c）耐熱結(jié)構(gòu)的雙梯度材料和功能設(shè)計；（d）帶有支撐結(jié)構(gòu)的金屬承重結(jié)構(gòu)；（e）和（f）承重結(jié)構(gòu)的無支撐設(shè)計；（g）鈦合金多層級設(shè)計；（h）、（i）和（j）衛(wèi)星支架的實體-點陣并行設(shè)計；（k）連續(xù)變化的點陣多層級設(shè)計。 未來方向 1）結(jié)構(gòu)和多學(xué)科拓?fù)?/em>優(yōu)化 。

在設(shè)計的環(huán)節(jié)中，鉸鏈臂的結(jié)構(gòu)根據(jù)DfAM設(shè)計原則進行了優(yōu)化，充分利用了增材制造的優(yōu)勢，并對幾何形狀進行了拓?fù)?/em>優(yōu)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(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計相比，成本降低了20%。 在設(shè)計環(huán)節(jié)中還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)形式對后處理的成本影響。

隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，增材制造已成為現(xiàn)代制造業(yè)中最具前景和潛力的領(lǐng)域之一。然而，由于其特殊的制造方式和材料選擇，增材制造的設(shè)計過程相對于傳統(tǒng)制造更加復(fù)雜，需要考慮更多的因素。為了解決這個問題，Altair公司推出了一款專門針對增材制造的設(shè)計軟件——Altair Inspire。 Altair Inspire是一款基于拓?fù)?/em>優(yōu)化和仿真分析的輕量化設(shè)計軟件。

以面向增材制造的新一代換熱器設(shè)計為例，首先使用基于隱式建模的nTopology增材設(shè)計平臺，進行TPMS胞元填充設(shè)計；再基于ANSYS平臺，實現(xiàn)TPMS胞元填充換熱器的快速流體、結(jié)構(gòu)驗證；最終，在實際打印之前采用ANSYS Additive增材工藝仿真技術(shù)，預(yù)測換熱器成形質(zhì)量，優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)、工藝方案，保證成形質(zhì)量。

在此基礎(chǔ)上，再進行拓?fù)?/em>優(yōu)化，這樣方能得到具有優(yōu)異性能的晶格結(jié)構(gòu)。對于單元胞的設(shè)計，主要包括桿基，殼基，三重曲面三種單元胞。 圖2. 粉床熔融技術(shù)制備的桿基金屬晶格結(jié)構(gòu)及其單元胞原型：(a) 立方體結(jié)構(gòu)，(b) 優(yōu)化結(jié)構(gòu)，(c) 菱形十二面體結(jié)構(gòu)。 總的來說，金屬晶格結(jié)構(gòu)的性能主要由單元胞的構(gòu)型，孔隙率，使用的材料種類以及不同的增材制造技術(shù)決定的。