ANSYS Additive Suit ANSYS增材制造工藝仿真套件

1.  增材制造工藝仿真提升3D打印品質(zhì)
增材制造為制造業(yè)帶來了革命性的變化，其應(yīng)用已經(jīng)從快速成型進(jìn)入到了實(shí)際產(chǎn)品制造領(lǐng)域。增材制造完成傳統(tǒng)工藝無法實(shí)現(xiàn)的制造、多件融合、分布式制造、材料性能的個(gè)性化控制、便于廢舊零件修復(fù)和置換，突破了結(jié)構(gòu)形式和工藝手段的限制，可以實(shí)現(xiàn)與拓?fù)鋬?yōu)化、鏤空結(jié)構(gòu)等先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的完美結(jié)合。

為了保證增材制造打印件的質(zhì)量和成功率，需要對打印工藝過程進(jìn)行仿真計(jì)算以預(yù)測打印完成后的真實(shí)狀態(tài)。以金屬打印件為例，在打印平臺(tái)上打印時(shí)，需要有支撐結(jié)構(gòu)協(xié)助保持部件的體型，因?yàn)榇蛴∵^程是金屬粉末在激光作用下快速融化冷卻的過程，該物理過程會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)烈的殘余應(yīng)力和變形。支撐不足，會(huì)導(dǎo)致打印精度很差甚至打印失�。环粗�可能因殘余應(yīng)力過大而斷裂。且打印件完成后脫離打印平臺(tái)，殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致變形，產(chǎn)生幾何誤差。傳統(tǒng)的解決辦法是在脫離平臺(tái)之前通過熱處理消除殘余應(yīng)力，耗時(shí)耗力且影響部件微觀結(jié)構(gòu)。

ANSYS增材制造工藝仿真套件（ANSYS已經(jīng)通過北京安世亞太進(jìn)入中國市場，金屬3D打印業(yè)界人士可聯(lián)系），通過對增材工藝過程的仿真，預(yù)測部件最終的殘余應(yīng)力和變形，從而優(yōu)化工藝參數(shù)，保證打印質(zhì)量和效率而避免低效的試錯(cuò)過程。

在本例中，ANSYS增材仿真套件用于確定部件變形并據(jù)此在打印前進(jìn)行工藝補(bǔ)償設(shè)計(jì)。初始設(shè)計(jì)在打印完成后結(jié)構(gòu)上部出現(xiàn)很大的凸起變形，ANSYS增材仿真套件基于初始幾何以及計(jì)算預(yù)測的變形，建立了變形補(bǔ)償?shù)腟TL文件并用于3D打印機(jī)，最終打印出的零件精確符合設(shè)計(jì)要求。

2. ANSYS 增材制造工藝仿真套件簡介
ANSYS增材制造工藝仿真套件提供了從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到打印工藝的完整解決方案。它提供了唯一能夠直接讀入機(jī)器制造商的打印矢量對打印件的每個(gè)掃描矢量的熱歷史進(jìn)行計(jì)算的解決方案，因此也是唯一能夠通過仿真輸入了解3D打印機(jī)特有的熱行為并進(jìn)行詳細(xì)預(yù)測的3D打印工藝仿真解決方案。

ANSYS仿真工具使得用戶可以考慮整個(gè)增材工藝鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括拓?fù)鋬?yōu)化、部件驗(yàn)證、打印設(shè)置、工藝過程仿真、支撐生成、打印失敗預(yù)防、微觀結(jié)構(gòu)預(yù)測等，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。

套件包括如下功能模塊：

拓?fù)鋬?yōu)化和輕量化設(shè)計(jì)：在保證結(jié)構(gòu)剛度和承載能力的條件下優(yōu)化結(jié)構(gòu)材料分布，實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)。拓?fù)鋬?yōu)化面向自由形狀的設(shè)計(jì)，增材制造是唯一能夠滿足其制造要求的工藝手段，拓?fù)鋬?yōu)化輸出STL文件格式與增材制造實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。


SpaceClaim：CAD幾何造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊。允許用戶基于任意三維CAD模型開展工作，或者在STL文件基礎(chǔ)上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)、三維造型以及其它建模操作。


Mechanical：設(shè)計(jì)驗(yàn)證的結(jié)構(gòu)和熱分析。


Additive Print：增材制造工藝過程仿真，面向設(shè)計(jì)人員和3D打印操作人員，預(yù)測部件形狀、變形和應(yīng)力，自動(dòng)生成最佳支撐結(jié)構(gòu)和變形補(bǔ)償STL文件，保證打印精度，避免打印失敗。


Additive Science：基于工藝仿真的材料和最優(yōu)打印機(jī)參數(shù)研究，面向增材工藝專家、科研人員或者設(shè)備研發(fā)者，進(jìn)行材料性能、微觀結(jié)構(gòu)、設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)等更深入的研究。

其中Additive Print 和Additive Science為金屬材料增材制造工藝過程模擬以及工藝優(yōu)化、機(jī)理研究提供了無與倫比的解決方案。

3.1.  ANSYSAdditive Print簡介
ANSYS Additive Print軟件為金屬增材制造設(shè)備操作者和設(shè)計(jì)工程師提供了易學(xué)易用、快捷、強(qiáng)大的3D打印工藝過程仿真能力。Additive Print通過模擬詳細(xì)研究激光粉末床熔融過程的復(fù)雜物理現(xiàn)象，為殘余應(yīng)力計(jì)算、變形分析和打印失敗的預(yù)測提供了切實(shí)可行的解決方案，使得用戶可以獲得部件公差并避免打印失敗，而無需進(jìn)行試錯(cuò)試驗(yàn)。ANSYSAdditive Print自動(dòng)對STL文件進(jìn)行變形補(bǔ)償來抵消部件打印過程中產(chǎn)生的變形，而且可以基于殘余應(yīng)力預(yù)測結(jié)果自動(dòng)生成兩種類型的支撐結(jié)構(gòu)，幫助用戶避免布置支撐結(jié)構(gòu)時(shí)浪費(fèi)時(shí)間和材料�；�于應(yīng)用自動(dòng)生成的支撐結(jié)構(gòu)以及葉片碰撞檢測功能可以避免打印失敗。

ANSYSAdditive Print幫助用戶詳細(xì)了解增材制造特有的物理機(jī)理，提供了其他任何仿真軟件供應(yīng)商所沒有的功能和分析選項(xiàng)，它讀入金屬打印機(jī)的打印文件，采用精確的部件打印掃描矢量進(jìn)行全尺度熱分析，并在此基礎(chǔ)上為用戶提供了無與倫比的分析預(yù)測功能，包括：
部件變形和最終形狀尺寸
逐層變形、形狀和應(yīng)力可視化查看
識別部件和支撐中的高應(yīng)變區(qū)
自動(dòng)預(yù)測最優(yōu)支撐結(jié)構(gòu)
自動(dòng)變形補(bǔ)償STL文件
預(yù)防葉片碰撞以及打印失敗

ANSYSAdditive Print的價(jià)值體現(xiàn)在：
減少試錯(cuò)試驗(yàn)
消除不確定性因素
設(shè)計(jì)可以精確打印的幾何
加速制造過程
幫助更精確的報(bào)價(jià)
減少激光粉末床融化打印失敗

ANSYS Additive Print功能一覽表

3. ANSYS Additive Science
ANSYS Additive Science幫助金屬增材制造專家、工程分析師、材料科學(xué)家、設(shè)備制造商以及粉末供應(yīng)商，針對特定的機(jī)器/材料組合調(diào)試最佳工藝參數(shù)，以獲得最高等級的部件完整性，并在打印之前預(yù)測微觀結(jié)構(gòu)、屬性和傳感器反饋，其功能主要包括：

專有的數(shù)學(xué)算法提供了比其他同類有限元軟件工具快幾個(gè)量級的計(jì)算速度。
基于精確的打印文件掃描矢量或者用戶定義的掃描模式進(jìn)行模擬。
用戶組織的數(shù)據(jù)庫，包括每種材料非線性溫度相關(guān)、物理狀態(tài)相關(guān)的熱物理學(xué)參數(shù)。

ANSYS Additive Science的價(jià)值體現(xiàn)在：
確定最佳機(jī)器/材料運(yùn)行參數(shù)。
控制微觀結(jié)構(gòu)和材料特性。
更快更有效地應(yīng)用新材料粉末。
減少獲得合格部件的試驗(yàn)次數(shù)。
加速創(chuàng)新，降低風(fēng)險(xiǎn)。
將仿真預(yù)測的機(jī)器正確行為與傳感器測量的機(jī)器實(shí)際行為進(jìn)行對比，基于此建立工藝評定程序。

ANSYS Additive Science功能一覽表

可以试用吗？

whooer 發(fā)表于 2018-3-19 18:57
可以試用嗎？

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