设计仿真 | 面向增材制造工艺的打印数据准备解决方案

01引言

增材制造（Additive Manufacturing，简称AM），通常也被称为3D打印，是一种采用逐层堆叠或者烧结，直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型的新兴制造技术，它与传统的切削或去除材料的制造方法截然不同。增材制造的核心概念是通过逐层堆叠或添加材料，逐渐构建三维结构，而不是从一个块材料中削减或去除材料以获得所需形状。针对这一技术，除了打印设备，软件技术中的增材制造结构设计、工艺仿真、制造工艺数据处理、打印数据准备等也是该技术的核心关键。

02增材制造工艺方案

海克斯康增材制造工艺方案涵盖了整个增材制造工艺流程，从前端结构轻量化设计、创成式设计、拓扑优化，实现增材结构的设计，到增材制造结构定位、支撑创建、定位和排布、打印策略、打印过程仿真、层切片数据可视化、成本评估，实现增材过程的参数准备，还涵盖了增材制造工艺仿真优化，预测打印过程的变形、开裂、收缩线、卡刮刀、应力集中等，通过变形补偿自动优化，帮助实现一次打印成功。补偿优化后的结构，可以再次进行结构的优化设计，也可以进行打印参数准备，实现增材制造工艺参数的闭环。帮助用户解决3D打印过程中的问题。

图：海克斯康增材制造工艺方案示意

03

金属增材制造工艺打印数据准备

海克斯康旗下的CADS Additive GmbH与Simufact 增材制造工艺仿真、Apex Generative Design创成式设计等软件形成完整的增材制造方案，帮助用户解决增材制造过程中的各个阶段面临的问题，其中CADS Additive的AM Studio提供了面向金属增材制造工艺打印参数准备方案，可实现辅助零件定向、支撑创建、定位和排布、打印过程仿真、打印策略、层切片数据及可视化层切片数据、成本评估等。

AM Studio可以基于不同的权重影响，自动计算零件的摆放角度，辅助零件定向设计。软件在Orientation Maps中提供了一个特别友好的图形显示，考虑因素包括打印时间、支撑质量、变形趋势等，通过不同权重的选择，可以直接显示定向预览，更直观的显示定向。

图：AM Studio辅助定向

AM Studio在支撑创建功能中也非常有特点，包含块支撑、线支撑、杆支撑、自适应胞元支撑、树形支撑等多种支撑创建功能，而且支撑创建时可以组合不同类型的支撑进行支撑创建，支撑创建高效，此功能也集成到Simufact Additive，详细内容请参考设计仿真| Simufact Additive增材制造支撑创建功能。

图：AM Studio支撑创建

AM Studio的定位和排布功能，可以对单个零件进行自动填充打印机的基板，以最具成本效益的方式进行3D打印。同时所有版本的支撑参数等参数都是相同的，更改参数只需要在一个零件上进行更改，更改后自动对应所有零件，参数更改便捷快速。

图：AM Studio定位和排布

AM Studio中可定义打印策略，将配置打印策略参数（切片、路径规划（孵化）和工艺参数），根据所选打印机，从最小设置到最高保真度（专家模式）。包含所有可用的OEM参数和AM Studio高性能参数，可根据需要微调的打印作业。在AM Studio中可以查看之前生成的切片层数据，为此，生成的激光路径被加载并可视化，可以查看详细的工艺数据。

图：AM Studio层切片可视化

AM Studio软件中嵌入了simufact additive的求解器，可以对增材工艺过程进行仿真，并且通过计算项目的预估打印时间，提高了打印成本预测的准确性。

AM Studio在辅助零件定向、支撑设计、定位和排布、层切片等方面优势明显，尤其层切片数据处理时间非常快速，各大打印设备主机厂非常认同。AM Studio 补足了海克斯康增材制造工艺方案在打印参数准备阶段的不足，为用户提供了一站式增材制造解决方案。

（海克斯康工业软件）

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