解決方案
ANSYS Additive Print
這是特別針對積層製造機台操作員和負責積層製造製作零件的設計工程師開發的獨立解決方案,特色包含容易使用(用戶訓練不到一天,就能操作工具並獲得有價值與意義的結果)、快速、功能也很強大。其模擬以製作檔案匯入或用戶定義掃描方式的精準掃描向量為基礎。
本解決方案包含ANSYS SpaceClaim,它讓用戶準備和整理幾何,並正確對準列印文件的方向。
工具預測能力:
- 列印零件的最終形狀
- 每一層的變形、形狀、和張力視覺化
- 自動預測最適支撐架構
- 變形補償STL檔案
- 潛在Blade Crash指南
成效:
- 減少或排除實體嘗試錯誤
- 減少不確定性
- 設計出可正確列印的幾何形狀
- 加速生產
- 產生更正確的報價
- 減少雷射粉床融合製作失敗
ANSYS Additive Suite
擁有ANSYS Mechanical Enterprise的用戶可加購這套完整積層製造解決方案。內容包含:
- 拓樸最佳化 – 減輕重量與網格密度最佳化
- SpaceClaim - 製作CAD幾何、修復和整理零件的多面 (faceted)資料工具、以及創造網格
- 機械積層製造模擬 - ANSYS Mechanical內建功能之一,可預測積層製造製程造成的零件變形和應力,使用和傳統結構分析相同的環境,將彈性和模擬選項最大化
- Additive Print 為獨立產品,可預測零件形狀、變形和應力,自動預測最佳支撐結構和變形補償STL檔案,以利快速學習曲線和高度調整的M模擬介面
- Additive Science – 獨立應用,支援材料和最佳機台參數設計調查(見下列描述)
拓樸最佳化
讓用戶將零件形狀最佳化、維持足夠的剛性來承受其荷重,以大幅減輕重量。拓樸最佳化的零件多呈複雜形狀,這使得積層製造成為唯一能製作特定形狀的實際方式。
SpaceClaim
讓用戶使用積層製造機台介面需要的STL幾何格式。拓樸最佳化流程也會輸出STL。SpaceClaim工具讓用戶整理、修復、和直接在多面呈現(faceted presentation)上的作業。
ANSYS Additive Science
本應用可在Workbench上面或其他工具上執行,針對希望將機台和材料參數最佳化的金屬積層製造專家;以及開發新金屬粉末、金屬積層製造材料、和金屬規格的材料科學家;希望將機台設計最佳化的粉床機台製造商;以及任職於下列產業的冶金學家:航太、生技、和汽車原始設備製造商以及專業積層製造大型供應商。
工具屬性:
用戶決定特定機台/材料組合的最佳流程參數,以達到最高零件完整性、正確的微結構、和適當的屬性。
- 專屬數學演算法速度比其他有限元素分析解決方案快數十倍
- 模擬以精準掃描向量為基礎(後者來自製作檔案或使用者定義掃描方式)
- 自訂管理資料庫包含各種材質的非線性溫度相關熱物理屬性,這種和物理狀態有關的屬性對正確模擬積層製造製程十分重要
- 決定適當的機台/材料參數
- 控制微結構和材料屬性
- 減少零組件資格認證所需的實驗數目
- 比較預測的「正確」機台行為和感測器測得的「真正」機台行為,並依此建立流程認證程序
Mechanical Additive Print Simulation(MAPS)
此為ANSYS Mechanical內建功能之一,Mechanical Print讓熟悉Mechanical環境的客戶輕易運用工具設定和解決列印模擬問題,同時提供依照需求調整工作流程的大幅彈性。
成效:
- 讓客戶模擬熱機械製作程序,正確預測零件變形和應力
- 提供簡化製程參數輸入方式,定義積層製造製程
- 可使用非線性和溫度相關屬性(無固有應變假設)
- 讓用戶完全掌控製程設定,方便自訂
- 支援ANSYS高效能運算(HPC)產品的高效率HPC效能延伸
應用案例
英國的Croft Filters專門設計生產各種過濾器。他們是積層製造專家,多年來運用積層製造製造多種過濾器設計。Croft曾試圖製作一種新過濾器設計,但過程中一直出問題(圖2)。當製作圖片顯示的設計上環的時候,積層製造製程會產生大量負載,導致過濾器突出。突出代表過濾器無法裝進既定的位置。Croft公司的工程師為了解決過濾器變形問題,嘗試過多種設計選項。他們嘗試替設計加裝穩定鰭片(stabilizing fin)、添加不同的支撐結構、甚至把過濾器反過來,然而皆無法解決問題。列印出的零件還是會變形。
Croft最後決定採用ANSYS Additive Print來模擬並瞭解該公司列印程序。因為Additive Print針對積層製造設計師和機台操作員設計,Croft工程師只花1天就學會執行該工具。Additive Print內建自動變形補償功能,可根據軟體模擬自動修改STL檔案,反轉幾何變形效應,讓設計師印出已修正的幾何。相較於先前花費6個月卻毫無進展,Croft工程師利用Additive Print後,在1周內解決新過濾器設計問題並印出正確的零件。