3D打印 拓扑优化 = 传统铸造“重获新生”

车轮的承载组件在外力作用下会有偏移和变形的现象，直接影响整个车辆悬挂系统的性能，因此提高零件的刚度异常关键。

本案例通过拓扑优化设计、3D打印蜡模、熔模精密铸造，让一个传统铸造的铝合金轮架“重获新生”。

1、拓扑优化

在设计初始，设计人员可对模型施加最为严苛的工况，例如硬制动、最大转弯、驾车颠簸等等。

优化后，将结果重新建模。与原始设计相比，拓扑优化后的结构重量几乎一样，但其性能却有显著提升：在同样的载荷工况下，刚度提升了3-5倍。

拓扑优化过程

2、疲劳分析

零件的整个运行周期的抗疲劳破坏也是零件性能的关键考量因素。通过nCode Designlife仿真软件，模拟了5种不同的路况下耐久性和疲劳寿命，预测零件的抗疲劳强度优于原始设计。

3、铸造仿真

通过Click2Cast软件来仿真铸造过程，避免铸造缺陷，如空气滞留、缩孔缩松等，帮助实现最高效的制造方法，减少能源、时间和材料的浪费。

铸造仿真

4、3D打印蜡模和熔模铸造零件

通过3D打印机将PMMA材料的模型打印成型。这种有机材料的燃烧灰烬很少，并且变形量几乎为零，很适合熔模铸造，并带来了优异的尺寸公差精度和高质量的表面精度。通过3D打印制造的蜡模避免了前期昂贵的开模费用。

3D打印蜡模

在原来的设计中，结构设计常常需要向铸造工艺妥协。在新的解决方案中，设计人员可以将性能作为首要考虑的目标，即使设计结果非常复杂，也能够轻松使用3D打印技术实现。新设计在质量几乎与原来相同的情况下，产品刚度大幅提升，并拥有更好的疲劳寿命。

声明：来源于增材制造创新设计