盤點那些腦洞大開的拓撲優(yōu)化3D打印案例

許多精彩的3D打印產(chǎn)品都與拓撲優(yōu)化技術密不可分。例如：不久之前由空客推出的世界第一輛3D打印摩托車Light Rider，ROBOT BIKE CO(RBC)公司設計的定制化3D打印自行車，意大利泰雷茲阿萊尼亞宇航公司（Thales Alenia Space）設計制造的3D打印衛(wèi)星天線等。而在這些精彩的案例背后，都有一家極具創(chuàng)新精神公司的身影，它就是Altair Engineering. Inc。正是因為該公司拓撲優(yōu)化技術的力量，產(chǎn)品設計師們才能夠充分發(fā)掘出3D打印的潛力，從而創(chuàng)造出這些既有“顏值” 又有“實力”優(yōu)秀3D打印作品。下面，南極熊就為您簡單介紹一番：


1、世界首輛3D打印摩托車Light Rider

2016年5月空中客車集團APWorks GmbH 發(fā)布了世界上第一輛3D打印摩托車Light Rider，采用的正是Altair公司的優(yōu)化軟件OptiStruct進行拓撲優(yōu)化，得到最佳的材料分布。6月15日，APWorks與Altair達成全面合作伙伴協(xié)議，進一步將Altair的優(yōu)化技術與3D打印更緊密地結合起來，在工業(yè)界實現(xiàn)輕量化的創(chuàng)新設計。

空中客車集團 APWorks GmbH執(zhí)行總監(jiān) Joachim Zettler先生說:“我們在增材制造方面擁有豐富的專業(yè)知識，而Altair公司在仿真驅(qū)動設計上的專業(yè)能力非常突出，二者的完美組合能夠幫助客戶真正通過增材制造的優(yōu)勢獲利。在我們的‘Light Rider’項目中，Altair的拓撲優(yōu)化和增材制造的先進技術讓我們可以把構想中的仿生學摩托車設計變?yōu)楝F(xiàn)實，我們終于在這個項目中實現(xiàn)了革命性輕量化設計！”


2、定制化山地自行車ROBOT BIKE

ROBOT BIKE COMPANY (RBC) 是一家位于英國的新興公司，由一群航天工程師及山地車愛好者組成。公司創(chuàng)建之初，創(chuàng)始人就認識到碳纖維對接增材制造的巨大潛力，他們要探尋最棒的自行車架。盡管RBC團隊在增材制造技術以及航空產(chǎn)品與系統(tǒng)研發(fā)方面有著非常豐富的經(jīng)驗，但要實現(xiàn)他們的目標仍然需要與多方團隊進行接洽。他們接觸的團隊包括：HiETA技術，在增材制造方面擁有設計和工程解決方案；Renishaw,全球領先的增材制造生產(chǎn)商；以及Altair產(chǎn)品設計團隊，提供拓撲優(yōu)化技術，保證將增材制造的靈活性優(yōu)勢全面發(fā)揮出來。為了盡可能在設計流程早期找到最佳方案，Altair產(chǎn)品設計團隊使用了solidThinking Inspire。該技術允許團隊快速將現(xiàn)有設計導入到虛擬的環(huán)境中，并施加自行車架在使用中需要承受的載荷數(shù)據(jù)。

在solidThinking Inspire中定義設計空間獲得拓撲優(yōu)化結果

原始部件與新部件設計對比 新部件渲染效果

RBC創(chuàng)始人Ed Haythornthwalte 先生說道：“Altair產(chǎn)品設計團隊使用solidThinking Inspire可以協(xié)助RBC公司進一步降低車架重量，同時確保產(chǎn)品應力低于預設值。這些能讓我們保證產(chǎn)品壽命，并讓客戶對使用的持久性充滿信心�！�

由Altair產(chǎn)品設計團隊提供的優(yōu)化技術，成功地支持了最輕量化的“鈦金屬車架節(jié)點”設計。由solidThinking Inspire提供新的材料布局方式，由Evolve重構造型，這種方案極具創(chuàng)造性且造型有機性，為增材制造提供了最優(yōu)設計，即在滿足性能的情況下，減少重量、減少零件數(shù)量、減少制造的復雜性和成本。


3、有史以來最長的工業(yè)級3D打印航天部件

RUAG Space是歐洲航空航天行業(yè)的領先設備供應商，Altair 的產(chǎn)品設計團隊利用其先進的拓撲優(yōu)化技術幫助瑞士蘇黎世RUAG Space公司設計和優(yōu)化了有史以來最長的工業(yè)級3D打印航天部件之一。RUAG選擇了Altair產(chǎn)品開發(fā)部門對其3D打印流程的設計提供支持，因為Altair在開發(fā)和利用優(yōu)化技術方面具有豐富的專業(yè)知識。借助優(yōu)化方法，制造商可確定哪些材料在結構中是必不可少的，而哪些材料在移除后不會對性能造成負面影響，并就此來減輕重量。通過優(yōu)化過程可確定理想的材料布局，而通過增材制造技術則可構造出更接近這一理想設計的形狀。

RUAG Space 首席技術官Michael Pavloff 先生說道：“我們的目標是為未來的Sentinel-1衛(wèi)星配備由工業(yè)級3D打印機制造的天線支架。3D打印技術蘊藏著巨大的商機，目前我們正在開發(fā)其在航空航天領域的其他應用。同時，我們將繼續(xù)在設計和優(yōu)化流程中使用 Altair的產(chǎn)品，以確保部件布局適合于3D打印。未來，使用3D打印機制造整個衛(wèi)星結構將有望成為現(xiàn)實。這意味著，電氣線束、反射器、加熱管等現(xiàn)在只能單獨制造的部件，在未來將能夠直接整合到結構元件中�！�

Altair優(yōu)化技術和增材制造的巧妙結合使輕量化設計上升到一個全新的高度，這種制造流程能夠?qū)崿F(xiàn)結構高效的部件。由RUAG與Altair共同開發(fā)出的最終設計非常接近于優(yōu)化結果給出的理想設計方案。剛度更高、質(zhì)量更輕的部件極大程度地幫助減少了發(fā)射航天器和衛(wèi)星的成本，請關注南極熊3D打印網(wǎng)。

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來源：3D科學谷