拓扑优化与仿真为3D打印注入新的力量

本文摘要:3D打印机增材生产的众多潜力是重塑产品设计,使得很多我们原本所熟知的产品显得跟原本长得完全几乎不一样。较少的材料,某种程度甚至更佳的力学性能,增材生产为设计师们关上了一个全新的领域。 在增材生产的加工工艺中,设计师就不必须疑虑过于多加工的容许问题了,他们可以更加多注目这个产品要构建的性能目标是什么?可以设计一个具备完全相同功能特性的产品而用于较较少的材料吗?怎样取得成本节约?正是增材生产的灵活性使得零件于是以显得更加简单、有机和轻巧,同时符合性能拒绝。

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3D打印机增材生产的众多潜力是重塑产品设计,使得很多我们原本所熟知的产品显得跟原本长得完全几乎不一样。较少的材料,某种程度甚至更佳的力学性能,增材生产为设计师们关上了一个全新的领域。  在增材生产的加工工艺中,设计师就不必须疑虑过于多加工的容许问题了,他们可以更加多注目这个产品要构建的性能目标是什么?可以设计一个具备完全相同功能特性的产品而用于较较少的材料吗?怎样取得成本节约?正是增材生产的灵活性使得零件于是以显得更加简单、有机和轻巧,同时符合性能拒绝。本期,通过AS建模专家SubhamSett的分析来更进一步理解手拉手的建模与增材生产。

  图1流形优化的一般目标是在一个等价的设计空间优化材料的产于。对于基本的优化任务,材料体积是约束条件。对于一个等价的材料体积(目标体积或目标重量),仅次于刚性必需构建。

  流形优化是延长增材生产设计过程的最重要手段,通过流形优化来确认和除去那些不影响零件刚性的部位的材料。流形方法确认在一个确认的设计领域内最佳的材料产于:还包括边界条件、实张力,以及阻抗等目标。其中如图1通过Tosca软件可以用来创立有机设计从而用于较少的材料,同时符合所有的功能拒绝和约束条件。

在一个更大的设计空间(灰色区域)内,基于Abaqus递归非线性有限元分析,将符合性能拒绝所必须的材料呈现出出来。此外,Tosca软件还可以与其他第三方的有限元解法器展开牵头建模,从而对简单结构部件在非线性分析的基础上展开无参数优化。

  Tosca软件在传统生产模式下铸和注塑模具的设计方面不会充份考虑到传统生产都有哪些容许。那么在增材生产模式下,否也必须有一些类似的考虑到呢?拿NASA的飞行器和卫星上的一个线路板外壳来说。考虑到升空平均值成本,1磅的材料升空到空间的成本相似10,000美元。

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流形优化设计的模型通过FDM熔融沉积3D打印机技术生产出来后重量减低了将近三分之一。  必须考虑到的因素某种程度还包括增材生产加工过程本身,一般来说3D打印机出来的产品与传统工艺生产出来的零件还必须装配在一起。

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Tosca软件建模优化过程中就必须考虑到两种零件结合部位的设计。针对于增材生产过程还必须考虑到打印机的分辨率自由选择问题,你还必须自由选择一个激进的容许,以防止打印机过程中经常出现空隙或裂缝这样的缺失。另外,大多数的增材生产过程必须承托结构,无论是意味着起着承托的起到还是为了获取热传导路径,承托结构都减少了材料和打印机支出的成本。

尽量减少悬伸以防止承托结构,并通过优化建构方向来增加承托的必须,提升成本效益。


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