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玩转DfAM,如何基于增材制造技术高效设计可生产的晶格结构?

1年前浏览5705

               

增材制造中的晶格设计

增材制造可以生产很多特殊功能的复杂结构,且生产成本对零件的复杂度不敏感,其中晶格结构是使用最广的复杂结构之一。晶格结构是在设计区域内,按照预定规则添加的空间三维小梁(或面)结构。利用晶格结构替换实体区域后,最直接的效果就是减重。此外也有额外的功能性,比如改变设计区域的力学性能、减震、提高表面积等。

增材制造让晶格结构的生产变的更简单,而晶格结构也赋予增材制造额外的使命。两者结合则为客户提供了更好的方案和产品。

机遇与挑战并存的晶格设计

晶格被广泛应用于不同行业中,例如医疗、航空航天、工业和消费品等。除了可以在DfAM增材制造设计中降本增效,通过减少体积、优化设计来降低打印时长、用粉量之外,晶格的使用还可以在一定程度上提高产品自身的特性效率。比如说医疗植入体,通过使用晶格可以更好更快地定制化产品,并且合适的孔隙率可以保证植入体和组织骨骼的融合。在航空航天领域,晶格对减少重量的帮助至关重要,达到更高的边际效益。也有一些应用产品是利用了晶格结构来应对冲击等外力作用,用作为缓冲、甚至可吸收能量。近年来TPMS(即三周期极小曲面)也逐渐走入业界视野,因为它的数学特性,非常适合用来提高换热器的效率。

尽管晶格可以带来诸如降本增效、提高能量吸收效率等多重好处,但它的数据量往往比普通实体零件要大得多,因此也更难仿真、数据处理时间也会更多,以致于阻碍着晶格的进一步普及应用。

           

3DXpert赋能晶格高效设计

3DXpert作为一款一站式的增材制造数据处理软件,它提供了先进的结构分析,允许创建复杂的构形和结构,并将应力和变形最低化。3DXpert还提供了一系列有用的工具,可以在设计过程中获得最佳性能,从而使晶格设计变得更加高效。

首先在设计端,3DXpert提供丰富的晶格类型,以覆盖绝大多数DfAM应用场景。
仅仅只有晶格是远远不够的,还需要考虑增材制造的生产特点,设计可行的方案。这当中也包括了可打印性验证。通过内嵌的仿真功能,使用者可以自动识别晶格和零件,并针对晶格部分进行独特快捷的晶格仿真。
最后,因为3DXpert的软件一体性,非常容易可以给晶格和零件的其他部分区分开来,提供不同的扫描策略。
3DXpert提供了医疗航空航天所需的体晶格、面晶格和消费品常用的纹理等功能;并可基于隐式建模创建TPMS结构和TPMS结构的基础流体仿真,为换热器应用提供了从设计到生产的完整解决方案。
独特的网格划分求解器和等效替代晶格仿真方案,为用户带来快速精准的晶格仿真结果。在设计晶格结构时,3DXpert提供了考虑角度等制造相关特征的设计优化,也提供基于FEA力学仿真的使用需求的点阵优化功能,还提供例如孔隙分析等工具,保证设计的晶格方案不仅可生产也可更好地被使用。
3DXpert还可以自动识别晶格、支撑、实体零件等部分,并可设定不同的扫描策略,以满足DfAM生产时不同的路径规划需求。

来源:增材制造硕博联盟
航空航天增材曲面DfAM
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-04-20
最近编辑:1年前
增材制造博硕联盟
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