ANSYS Additive Suite增材工藝仿真解決方案

一、增材制造工藝仿真提升3D打印品質(zhì)

在金屬增材制造過程中，激光功率、掃描速度、層厚和掃描間距等工藝參數(shù)不合理都會(huì)影響最終打印件的質(zhì)量，如制件過度變形、開裂、支撐斷裂和刮板碰撞等宏觀缺陷以及孔隙率過大、微觀組織不合理等微觀缺陷。安世亞太應(yīng)用增材制造工藝仿真解決上述問題，在實(shí)際打印之前，應(yīng)用軟件進(jìn)行虛擬打印，通過對(duì)增材工藝過程的仿真，可以從宏觀、微觀兩個(gè)角度進(jìn)行實(shí)現(xiàn)控形、控性分析，預(yù)測(cè)部件最終的殘余應(yīng)力和變形、優(yōu)化工藝參數(shù)，從而保證打印質(zhì)量和效率而避免低效的試錯(cuò)過程，最終以低成本和高效率打印出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

二、ANSYS Additive Suite

ANSYS Additive Suite使得用戶可以考慮整個(gè)增材工藝鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括打印設(shè)置、工藝過程仿真、支撐生成、打印失敗預(yù)防和微觀結(jié)構(gòu)預(yù)快等，它提供了能夠直接讀入成形設(shè)備掃描策略文件并對(duì)成形構(gòu)件的熱歷史進(jìn)行計(jì)算的解決方案，能夠通過仿真深入了解增材制造特有的熱行為并進(jìn)行詳細(xì)預(yù)快，幫助完成高質(zhì)高效的增材制造工藝設(shè)計(jì)而無需昂貴而耗時(shí)的試錯(cuò)過程。針對(duì)團(tuán)隊(duì)中不同角色提供了完整的解決方案。

面向增材制造的拓?fù)鋬?yōu)化：為面向增材制造的設(shè)計(jì)人員提供考慮懸垂角約束的拓?fù)鋬?yōu)化，獲得無支撐的設(shè)計(jì)模型;同時(shí)可進(jìn)行點(diǎn)陣優(yōu)化，獲得最優(yōu)的點(diǎn)陣變密度分布的設(shè)計(jì)模型。

SpaceClaim直接建模與后拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工具：SpaceClaim是基于直接建模思想的新一代3D建模和幾何處理軟件。為工程和工業(yè)設(shè)計(jì)人員提供了充分的自由和空間以輕松表達(dá)最新的創(chuàng)意，設(shè)計(jì)人員可以直接編輯模型而不用擔(dān)心模型的來源，同時(shí)可以為CAE分析、快速原型和制造簡(jiǎn)化而準(zhǔn)確的模型。

三、ANSYS增材工藝仿真套件功能

Workbench Additive面向設(shè)計(jì)工程師的工藝仿真：WorkbenchAdditive是集成在ANSYS Workbench環(huán)境下的增材仿真工具，面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師和分析人員，可與拓?fù)鋬?yōu)化與后拓?fù)湓O(shè)計(jì)形成無縫流程，使得設(shè)計(jì)產(chǎn)品更加滿足增材工藝特征約束，符合DFAM設(shè)計(jì)要求。

Additive Print面向工藝工程師的工藝仿真：Additive Print為金屬增材工藝制造工程師和設(shè)計(jì)工程師提供了易學(xué)易用、快捷且強(qiáng)大的增材工藝過程仿真能力.Additive Print通過模擬3D打印過程的材料堆積成型過程，為殘余應(yīng)力計(jì)算、變形分析和成形失敗的預(yù)快提供了切實(shí)可行的解決方案，使得用戶可以獲得構(gòu)件公差并避免成形失敗，而無需進(jìn)行試錯(cuò)試驗(yàn)。

ANSYS Additive Science面向工藝專家和材料科學(xué)家的工藝仿真：ANSYSAdditive Science適用于增材工藝材料專家、科研人員或者設(shè)備工藝參數(shù)包開發(fā)者，通過仿真詳細(xì)研究激光粉末床熔融過程的復(fù)雜物理現(xiàn)象，深入了解工藝機(jī)理，從微觀角度進(jìn)行成形材料機(jī)械性能、微觀組織結(jié)構(gòu)、成形材料孔隙率以及成形設(shè)備工藝參數(shù)包開發(fā)等更深入的研究。

四、面向增材制造的拓?fù)鋬?yōu)化

面向增材制造的拓?fù)湓谠械耐負(fù)鋬?yōu)化基礎(chǔ)上，可以考慮面向增材制造的懸垂角約束;支持點(diǎn)陣優(yōu)化，可以計(jì)算不同的特定尺寸胞元在模型的最優(yōu)變密度分布，并與Spaceclaim銜接，實(shí)現(xiàn)變密度點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

懸垂角約束：支持設(shè)置懸垂角約束，通過使用懸垂角和構(gòu)建方向來創(chuàng)建自支撐結(jié)構(gòu)，通過使用這種增材制造約束進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，從而可獲得少甚至無支撐的打印模型。

Lattice optimization：提供多種點(diǎn)陣類型進(jìn)行點(diǎn)陣優(yōu)化，從而獲得特定尺寸的胞元在當(dāng)前幾何模型的最優(yōu)變密度的品格分布，并可導(dǎo)出該模型進(jìn)而在Spaceclaim中生成變密度點(diǎn)陣模型。

五、Spaceclaim直接建模與后拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工具

Spaceclaim是基于直接建模思想的新一代3D建模和幾何處理軟件。支持基于任意三維CAD模型開展工作，也支持基于三角面片模型進(jìn)行操作，從而可以在3D模型或者拓?fù)鋬?yōu)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行模型清理、修復(fù)、三維造型和輕量化設(shè)計(jì)等操作。

豐富的數(shù)據(jù)接口：擁有充足的數(shù)據(jù)交換包，直接讀取各種CAD軟件的原始文件，如AutoCAD、Inventor、CATIA、NX、PRO-E、SolidWorks、Rhino及SolidEdge等，也可以讀取各種標(biāo)準(zhǔn)格式的3D模型，如STP、IGES、ACIS、Parasolid和STL等。

直接建模：可以智能捕捉并識(shí)別內(nèi)部創(chuàng)建及外部導(dǎo)入的各種幾何特征，然后利用拉動(dòng)、移動(dòng)、填充及組合等工具進(jìn)行特征編輯，極大限度地降低了鼠標(biāo)單擊操作，較傳統(tǒng)3D軟件可提升建模和編輯效率5-10倍。

三角面片處理：可以對(duì)STL文件進(jìn)行清理、修復(fù)、收縮纏繞、光順等操作，并可將三角面片轉(zhuǎn)化為實(shí)體模型，從而實(shí)現(xiàn)三角面片的處理以及后拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).

輕量化設(shè)計(jì)：提供多種點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，通過控制填充率、長(zhǎng)度及厚度等參數(shù)實(shí)現(xiàn)選定區(qū)域的輕量化設(shè)計(jì);同時(shí)也可根據(jù)點(diǎn)陣優(yōu)化的結(jié)果實(shí)現(xiàn)變密度點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。