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创成式设计与增材制造,颠覆传统设计制造模式

2017/9/21    来源:e-works    作者:e-works郝秋红      
关键字:创成式设计  增材制造  拓扑优化  
创成式设计是一个人机交互、自我创新的过程。增材制造技术可以将复杂的设计变为现实,已成为创成式设计的“好搭档”。创成式设计与增材制造的发展正在改变着设计制造的模式。

创成式设计,百家争鸣

    对于创成式设计,各个厂商都有自己独特的理解,但是目标不约而同。其中,Autodesk提出的(generative design)“衍生式设计”,与创成式设计如出一辙;PTC在CREO4.0新版本中提出“专为增材制造而设计”的解决方案;SolidWorks提出基于nTopology技术的的下一代增材制造设计方案;Altair优化技术和增材制造的巧妙结合更是使轻量化设计上升到一个全新的高度。Solid Edge在其ST10新版本中也提出了创成式设计的概念。

    Autodesk Within:衍生式设计

    欧特克从两三年前开始提“未来智造(the Future Of Making Things,缩写为FOMT)”的概念,以契合‘帮助人们想象、设计并创造更美好的世界’这一欧特克从未改变的愿景,随着一步一步技术和产品的迭代,以及与最新的技术进行交互,最终推出了衍生式设计这一代表着下一代CAD应用方向的技术。

    衍生式设计,是由英文Generative Design翻译而来,是指在传统CAD设计的基础上,根据零部件的承载进行应力分析和拓扑优化,通过拓扑优化来确定和去除那些不影响零件刚性部位的材料,并在满足功能和性能要求的基础上,从多种结构优化的方案中找到功能和性能要求相同但重量更轻的结构,从而实现轻量化的创新设计,经过优化的零件重量甚至可以达到优化之前的十分之一。然后,再利用增材制造技术将这些传统制造工艺无法实现的复杂结构制造出来,从而实现整个创新过程,并简化了设计制造整个流程,可以说对传统制造业而言是个颠覆性的转变。

    Autodesk Within就是一套衍生式设计软件解决方案,主要通过一种优化的引擎获取输入参数——比如要求的重量、最大应力和位移等——随后生成带有“可变密度晶格结构和表面外观”的设计。而最后的对象可以根据严格的规格进行调整,最终所得的组件将由于使用传统方法设计出来的部件。除了Autodesk Within之外,欧特克还在开发其它衍生式设计项目,其中包括Project Dreamcatcher。

图:采用衍生式设计的丰田气缸盖

图:采用衍生式设计的丰田气缸盖

    衍生式设计的出现加速了传统设计技术的淘汰,在一定程度上降低了设计者的准入门槛,工程师只需要在不同的设计阶段给出各种约束和限制性条件,计算机就能根据机器学习、人工智能、大数据分析、材料工程、分析仿真等新兴技术给出设计方案,从而将设计过程变得更加智能,让设计的门槛进一步降低。

责任编辑:郝秋红
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