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MSC Apex創(chuàng)成式設計方案可幫助用戶能夠以極少的時間投入對傳統(tǒng)零件設計進行優(yōu)化，使其適配增材制造工藝。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(yè)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(yōu)結構并優(yōu)化生產流程，并且對生成結構的制造仿真可優(yōu)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。

因此, 本文主要對增材制造過程量進行分析, 揭示在實際加工過程中難以觀測到的微小差異變化, 對上述提到的參量進行分析研究。1 增材制造仿真建模增材制造仿真過程的程序流程如圖1所示。在仿真過程中, 需要建立對應的幾何模型, 網格模型, 材料模型, 熱源模型等。

不同擺放角度（左-平放，右-立放）如下圖所示，打印結束變形量：平放最大值0.28mm，立放最大值0.18mm，從打印結束評估，立放打印變形較小；支撐去除后變形量：平放最大值0.65mm，立放最大值0.33mm，因為仿真時線割或支撐移除可能導致零件偏轉，從而導致顯示的變形偏大，而不是實際零件的變形，針對這種問題，Simufact Additive獨特的表面偏差對比功能，可以分析仿真結果與標稱幾何進行最佳匹配對比

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。

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(yè)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(fā)。增材思維，數智未來

為實現增材制造的普及化及其愿景，需要對當前的設計和仿真工具進行大刀闊斧的升級。 介紹 增材制造(AM)雖然實際上已存在數十年之久，但一直主要服務于原型構建和加工市場，直到最近打印機領域取得相應發(fā)展才使增材制造開始轉向應用于主流零部件的生產市場。隨著面向金屬加工的可靠高性能打印機的出現，增材制造越來越多地被用于為汽車和航空航天等高度工程領域生產輕量級設計。

隨著3D打印技術的不斷發(fā)展，增材制造已成為現代制造業(yè)中最具前景和潛力的領域之一。然而，由于其特殊的制造方式和材料選擇，增材制造的設計過程相對于傳統(tǒng)制造更加復雜，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計軟件——Altair Inspire。 Altair Inspire是一款基于拓撲優(yōu)化和仿真分析的輕量化設計軟件。

圖5 基于懸臂梁標準件變形標定確定固有應變 中國航空發(fā)動機研究院前期開展了航空發(fā)動機三維數值仿真軟件開發(fā)工作，包括氣動、傳熱、燃燒和強度等多個分析模塊，其中的強度分析模塊已具備有限元前后處理、求解等基本功能。針對金屬增材制造仿真涉及問題的復雜度以及需求的緊迫度，作者認為后續(xù)應遵循先宏觀、后微觀的順序開展金屬增材制造仿真模塊研發(fā)。

02 增材制造工藝方案海克斯康增材制造工藝方案涵蓋了整個增材制造工藝流程，從前端結構輕量化設計、創(chuàng)成式設計、拓撲優(yōu)化，實現增材結構的設計，到增材制造結構定位、支撐創(chuàng)建、定位和排布、打印策略、打印過程仿真、層切片數據可視化、成本評估，實現增材過程的參數準備，還涵蓋了增材制造工藝仿真優(yōu)化，預測打印過程的變形、開裂、收縮線、卡刮刀、應力集中等，通過變形補償自動優(yōu)化，幫助實現一次打印成功。

通常情況下，增材制造只適合復雜結構件小批量試制。 制約3D打印的因素 每批次3D打印零件數量 任何新技術要實現商業(yè)化應用，必須對該技術的成本構成做出清晰明確的分析，增材制造也概莫能外。對于增材制造產品而言，計算成本要考慮以下7個方面： • 設計開發(fā)成本：產品的結構設計、功能仿真、工藝驗證費用。

針對以上問題，海克斯康工業(yè)軟件重磅推出增材制造工藝全流程解決方案，從前端高自由度、輕量化的結構設計、多類型支撐創(chuàng)建、打印件定向，到中端工藝分析與優(yōu)化（鋪粉工藝分析、送絲送粉工藝分析、缺陷分析、粘結劑噴射成型分析、機加分析），至后端的數據準備（切片、填充等），都有海克斯康專業(yè)、高效、可靠的軟件方案為客戶解決實際問題。

針對送絲送粉增材制造工藝仿真，Simufact Welding專業(yè)的DED模塊，主要用于送絲送粉式增材制造工藝的仿真。通過對增材制造過程及結束后的變形量、殘余應力場、溫度場等結果進行預測仿真，協助工程師對增材的工藝參數，G-Code路徑進行補償優(yōu)化，從而得到較優(yōu)的增材工藝參數，指導實際加工生產。

非金屬增材制造-Digimat AM 工藝仿真解決方案Digimat-AM是增材制造的整體仿真鏈，將材料工程、工藝仿真和結構工程有機結合，將增材制造的效率和性能提升到一個新的水平。通過將多尺度材料建模技術應用于聚合物增材制造中(未填充和增強)，Digimat虛擬材料的合成和表征是開發(fā)新材料的關鍵。

從增材制造結構的輕量化設計到打印工藝設計，最終幫助用戶實現一次打印成功。

將原始結果的6個變形位置進行從新提取分析可得，點位2到6的變形量僅在負的0.05mm到0.02mm之間。點位1處的變形量最大，約為0.15mm，但原始變形量0.43mm相對比，已經衰減了約65%。

點陣結構及其應用由于點陣含有大量復雜的微觀結構，包括胞元類型和幾何尺寸等參數，導致仿真計算工作量巨大，傳統(tǒng)有限元分析已經無法適用。因此，經過多年的仿真計算積累和努力探索，安世亞太自主開發(fā)了一款專業(yè)用于增材點陣結構仿真分析的軟件，即Lattice Simulation。

3、通過仿真與增材制造推進創(chuàng)新 增材制造提供了另一種快速應對動蕩的方法。當需要制作臨時替代件，按需制造部件以最大程度減少倉儲和貨運，或設計通過傳統(tǒng)制造難以或無法生產的產品時，制造商可以借助仿真實現增材制造。

3 通過仿真與增材制造推進創(chuàng)新 增材制造提供了另一種快速應對動蕩的方法。當需要制作臨時替代件，按需制造部件以最大程度減少倉儲和貨運，或設計通過傳統(tǒng)制造難以或無法生產的產品時，制造商可以借助仿真實現增材制造。

亮點.1Simufact AdditiveHEXAGONSimufact Additive金屬增材制造工藝仿真方案：作為首個面向增材制造行業(yè)的專業(yè)工藝仿真軟件，Simufact Additive專注于粉床熔融增材制造工藝以及粘結劑噴射成型增材制造工藝的仿真分析。