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增材思维驱动的设计与仿真

2018/8/31    来源:e-works    作者:e-works      
关键字:安世亚太  增材制造  仿真  
近期,e-works记者采访了安世中德技术总经理包刚强,针对增材制造技术的发展现状、研究重点、普及情况、在提高材料利用率方面的优势、未来发展趋势,以及仿真技术可以应用于增材制造工艺的环节等问题展开了深入探讨。

    e-works记者:您认为国内增材制造的发展现状是什么?目前研究的重点是什么?

    包刚强:目前来看,增材完整产业链初步成形,增材制造的工业应用逐步得到开展和应用,但是仍面临核心设备和技术缺乏、国家层面的增材行业标准缺乏、增材制造工业应用无论从深度还是广度都还远远不够的挑战。整体来看,国内增材制造前景可观,但任重而道远。

    目前增材制造研究的主要重点包括七个方面:增材新材料尤其是金属材料研究和开发;国产增材建模,工艺设计,工艺仿真软件应用与开发;核心设备如激光器,振镜系统等的研发和制造;打印效率提升,打印成本降低等技术解决方案研发;国内行业标准建立;工业界应用尤其是金属产品的实际应用;dfAM工业产品应用。

    e-works记者:增材制造很火热,但应用普及很是缓慢,问题出在了哪里?

    包刚强:个人认为,造成增材制造这一局面的主要问题在于:有限的材料类型制约;成本;效率、批量与量产问题;打印件质量控制。同时,受这些因素的影响,增材制造在下游工业界用户使用、推广和需求方面受到限制,工业界应用不够。此外,以增材制造思维为核心的增材设计推广不够,未深挖掘增材制造在工业产品方面的应用。

    e-works记者:仿真技术可以应用于增材制造工艺的哪些环节?

    包刚强:当前的产品设计是为常规制造工艺指定的,无法实现增材制造下的设计自由度,体现不出增材制造技术的优势,在应用增材技术时需要为增材制造零件寻找新的设计方法,而仿真是将增材技术实现产品功能、性能的最核心和关键的环节。

    通过梳理增材制造工艺的研发完整流程,仿真技术可以应用到设计、验证、工艺模拟、后处理仿真模拟、产品性能虚拟试验、运营与维修仿真分析的环节。

增材制造工艺的研发完整流程

增材制造工艺的研发完整流程

    e-works记者:需要满足什么条件,才能应用增材制造技术生产出轻量化、高性价比的优质产品?

    包刚强:在筛选工业产品初期,需要基于增材思维为核心的完整dfAM应用和思考,充分考虑材料,工艺,成本,制造周期,增材设计,优化做为融为一体的解决方案。

    e-works记者:增材制造所生产的产品表面为何不是过于粗糙,就是过于精细?

    包刚强:这其实主要是材料和工艺类型有所差别。SLA和DLP打印的表面,整体应该是比较精细。SLM打印金属表面,不做后处理的前提下普遍都过于粗糙。

    e-works记者:与传统制造方式相比,增材制造在提高材料利用率方面有什么优势吗?

    包刚强:一方面表现为拓扑优化、创成式设计、多件融合导致轻量化的复杂产品设计,所带来的材料利用率提升;另一方面,相较于减材工艺的制造方式,增材制造的材料利用率确实有所提升。

    需要指出的是,ANSYS增材制造仿真的应用价值也体现在改善、减少和开发几个方面。改善,包括改善金属增材制造设计流程、对工艺过程的了解、机器生产效率、材料利用率、可重复性和质量;减少,包括减少打印失败,打印时间,不合格零件,后处理,试错,设备维护和对环境的影响;开发,包括开发新材料,新机器,新参数,个性化微观结构和期望的材料属性。

    e-works记者:增材制造未来发展的趋势是什么?

    包刚强:我认为主要有四个方面,一是以增材思维为核心的dfAM在工业界的应用;二是更多金属合金开发;三是体素结构设计和打印;四是AI,大数据在增材制造中的深度应用。

责任编辑:程玥
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