高性能铸件的3D打印与仿真驱动设计

Altair，Quantech ATZ，HBM Ncode和Voxeljet今天宣布，该公司已在新的设计和制造过程中合作，将3D打印自由与模拟驱动的设计过程相结合。本周在汉诺威梅斯勒，该团队正在提出一种技术演示，突出了戏剧性的性能改进和串行制造和批量生产的实心潜力。带来设计优化，疲劳分析，铸造和3D印刷，共同解决了轻量级设计的挑战，并实现了创新的设计和制造过程，提高了性能和效率。

voxeljet全球应用总监Kevin Smith说:“谈到批量生产的速度和能力，你可能会想看看这个过程。bob电竞官方它标志着最古老的制造工艺——铸造——的“重生”!新工艺包括用3D打印制作模具，这是一种全新的模具制作方法。通过使用voxeljet 3D打印过程，模具制作是显著更快，设计的自由，这一过程提供是伟大的。3D打印的模式和模具可能是唯一的方法，我们可以实现这种水平的铸造复杂性。为了充分利用3D打印提供的设计自由，打印件的设计来自模拟工具，这提供了结构灵感，并使可制造性和耐久性评估。我们得到的结果是非常有希望的:在不增加重量的情况下，组件现在的硬度是原来设计的3-5倍(取决于负载情况)。这种方法的另一个巨大优势是，制造过程已经建立，在不同的行业认证，适合大规模生产。”

使用一个研磨钢坯铝直立(车轮托架)为一个学生赛车演示过程，设计师和工程师从公司专注于创建一个新的形状的车轮托架，将在质量相同，但将明显优于原来的。载轮部件在载荷作用下会产生偏转和变形，严重影响整个悬架的保路性能。组件的刚度是关键。最初的设计更多地是由制造需求驱动的，现在为了性能而重新设计。

首先，使用基于Altair的OptiStruct优化求解器的Inspire，概念设计和优化工具定义设计空间。然后将最严重的负载案例（例如硬制动，最大转弯和驱动凸起）应用于模型。运行优化后，也考虑到可制造性，结果是具有完全相同数量的材料（现在铝铸造）的一部分，而是以较刚度的方式分布为3-5倍，取决于装载案例。

由于疲劳损坏是由组件的整个装载历史和不仅仅是最大载荷而导致的，因此开发并进口到Ncode DesignLife的35小时装载35小时的疲劳时间表。还包括由Altair OptiStruct计算的应力，包括从单元载荷计算的，使工程师能够为车轮载体上的所有位置组装应力历史。此数据以及来自DesignLife数据库的材料属性，用于预测疲劳损坏。

Click2Cast (C2C)铸造模拟在设计过程的开始和结束两个点上使用。在早期阶段，C2C允许设计师测试组件设计的可制造性并对其进行优化，避免内部缺陷并分析关键区域，同时也减少了设计和生产部门之间的迭代。在设计阶段的最后，C2C被用来模拟完整的充型过程和热凝固，帮助创建最有效的制造方法，并最大限度地减少能源、时间和材料的浪费。

随着优化，疲劳分析和铸造模拟完成，结果被送到了模具的3D打印的voxeljet。使用CAD数据，Voxeljet通过将颗粒材料（在这种情况下，聚甲基丙烯酸甲酯或PMMA）涂覆在层中，与粘合剂粘合来生产塑料模型。这种有机材料导致非常低的灰分含量和零图案膨胀，具有完美的烧坏特性，因此非常适合投资铸造。具有优异的尺寸精度和高质量的表面光洁度，PMMA 3D印刷型号允许高度复杂的设计，比以前的铸造设计更强大。虽然铸造设计的重量较轻，但是3D印刷塑料模型成本较大，生产，没有工具投资。

“我们很高兴与我们的合作伙伴实现这样的创新倡议，”Mirko Bromberger，营销总监，Altair工程有限公司说。”

技术演示清楚地显示了这种集成过程所提供的潜力。通过结合优化、疲劳分析、铸造模拟和3D打印，有可能充分利用轻量化设计的潜力，或者在这种情况下，在不影响重量目标的情况下显著提高性能。有了这种车轮载体组件，牵牛星，APA合作伙伴Click2Cast和nCode，以及voxeljet已经证明了产品开发方式的范例改变是可能的，并且已经在今天可用。

整个过程，包括3D印刷模具和最终铝铸件组件，是在Altair的汉诺威Messe 2015展位在7号展位，展位B56。可以获得更多信息和显示的票证在这里。