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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。

    Solid Edge ST10:创成式设计

    随着计算机技术(计算速度的提升)和加工技术(增材制造)的发展,2017年,Solid Edge ST10新版本提出了创成式设计的概念。Solid Edge创成式设计的提出基于生物进化与CAD设计结合,以实例展示其功能。下图所示为某支架模型,支架中间会有一个物体,支架需要把它紧紧地夹住,上面的孔与其它零件相连,不允许改变。下面的螺纹孔起固定作用,不允许改变。

图:支架初始模型

图:支架初始模型

    假设这个零件会被送上太空,每千克的发射成本高达10万元人民币。那么它的外形应该是什么样的?

    用传统的设计方法,不可能得到最优的结果。就像人类的小腿骨不可能用任何一种传统CAD设计出来。使用Solid Edge的创成式设计得出的结果是这样的。

图:采用Solid Edge进行创成式设计后的模型

图:采用Solid Edge进行创成式设计后的模型

    可以看出,该设计保留了所有的功能表面,比如定位孔、负载面。但在自由外形的地方,没有一处是平面。采用了完全的流线型。可以把材料的使用量降到最低,同时保留了力学上的强度安全系数。

    在Solid Edge ST10创成式设计中,用户可以为零件制定负载,例如力、压力或扭矩。然后指定与周围零件有装配关系的面,不允许改变。再指定固定的面。就完成了约束条件的设定。用户还可以指定研究精度、希望减少的目标质量和安全系数。如果要求的安全系数高,要求质量减少幅度又太大,可能无法获得有效的结果。然后Solid Edge就进行多次迭代运算(类似生命体的逐代进化),产生最终的优化结果。在优化结果中还能显示应力的分布情况。Solid Edge的创成式设计将CAD设计、优化设计和CAE分析无缝集成在一起,达到近乎完美的结果。

责任编辑:郝秋红
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