面向增材制造的产品研发解决方案.pptx

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,面向增材制造的产品研发解决方案,增材制造正在推动创新并帮助克服当今的障碍,制造变革从原型应用/试验应用往主流工业化生产方面转移,革变品产,转面方计设新创的造制材增向面往计设统传从移,重塑产品减重，减材,扫描到产品,更具有个性化,设计更自由,扩展产品性能加速创新,性能更优化,重构业务,个性化，客制化零库存按需打印随处设计、随处打印增强竞争力,现状,重组制造,消除开模（塑料模/压铸模/工装）消除装配过程或简化装配过程减少供应链实现单件或小批生产,增材制造开启产品创新的新思路,燃烧器喷嘴,传统设计思路,增材制造设计思路,零件数量,45-50,19,0,1,增材制造零件数量焊缝数量,43,24,前段长度,1.4m,1.4m,后段长度,2.0m,0.3m,总长度,3.4m,1.7m,“传统设计思维”转换为“增材制造设计思维”液压壳体,重量减少80%压力损失减少50%,西门子提供集成的端到端单一系统，实现增材制造的工业化应用,010000110101010100000011001001010101010101010101011010101010101010000101011010101010101000100100001100101010010100011010101000110101000011010101010000001100100,01010101010101010101101010101010101000010101101010101010100010010000110010101001010001101010100010100000111010101010000001101000,1010000110101010100000011001001010101010101010101011010101010101010000101011010101010101000100100001100101010010100011010101001001010011010101010000001100101,打印准备,最终零件,精加工,切片查看,Teamcenter,SIMATICIT&Camstar,数据管理和车间连接西门子生产软件和MES系统合作伙伴/院校生态系统,1010000110101010过100000011001001线实现过驱动过,1110101000010通1000110数101字0100主01010101010101互0010通1010，10通1010101数0100字101双0101胞010胎10101010101整0101个0101010程101010101001010101011010110101011110000100011010101010000001101,性能需求,设计空间,设计修改,设计优化,设计验证,NX和Simcenter,面向增材制造的产品研发重塑产品,基于拓扑优化的创成式设计收敛建模技术及应用晶格结构设计设计规则确保增材制造可行性仿真分析预测产品性能,什么是创成式设计,创成式设计（GenerativeDesign）是基于一组规则或算法来自动构建模型的一种创新的产品设计方法。

该方法很好地实现了人机交互和自我创新。

根据输入者的设计意图（例如设计目标，边界条件等），通过创成式系统，生成潜在的可行性设计方案的几何模型，然后进行综合对比，筛选出设计方案推送给设计者进行最后的决策,传统设计,创成式设计,减少了重量更少的材料同样的强度更少的工艺,NX支持创成式设计,产品设计人员使用的工具直接在CAD几何上进行操作对使用人员来讲无需进行网格划分,针对线性静态载荷进行优化,输出结果是具有最佳结构的光顺CAD新几何,面向分析人员的拓扑优化,分析专家使用的工具在有限元模型上工作可针对静态载荷、模态频率、动态载荷、屈曲荷载等进行优化输出结果是具有最佳结构的光顺有限元新模型验证设计也输出具有最佳结构的光顺CAD新几何,收敛建模技术的应用,支持创成式设计的作业流程面向设计人员的拓扑优化,基于拓扑优化的创成式设计,价值:

减轻产品重量，减少材料消耗强度的最大化生成适合于3D打印的复杂形状,关键功能：

集成的拓扑优化，消除了数据转换融入面向3D打印的设计规则收敛建模强大的CAD工具，同时处理小面片几何和精确几何连接从概念到打印的全过程,拓扑优化后的设计,原始设计,内置于NX中面向设计人员的拓扑优化,采用不同于传统拓扑优化解决方案的工作流程作用于装配环境中的NXCAD工作零件上使用人员无需进行网格划分采用产品的功能需求来进行模型定义，例如:

空间保持在内/在外等距材料包住圆柱孔为螺钉头、螺母，管钳保留空间的沉头孔制造约束的应用载荷和边界条件求解精度控制优化约束值设置，例如质量目标求解精度控制的等级求解结果的快速获得高度光顺的形状。

当需要时，也可具有棱边,设计包络,拓扑优化,几何细化,验证,创成式设计,NXCAD面向设计人员的拓扑优化工作流程,创建包络空间,定义载荷和优化准则,生成和查看结果形状,采用结果或利用收敛建模进行细化,NXCAD拓扑优化过程中的设计约束,在优化过程中引导几何形状进行改变的规则设计约束包括平面镜像旋转镜像沿矢量拉伸拔锥空隙填充材料传播悬垂防止自支撑,NXCAD拓扑优化中面向增材制造的设计约束,NXCAD面向设计人员的拓扑优化,在给定的设计空间中进行拓扑优化的新方法,内置于NXCAD，无需深厚的CAE专家知识,注重于产品设计的功能需求,快速地获得优化结果,高度光顺的形状结果可用于进一步的细化或直接用于3D打印准备,创建包络空间,定义载荷和优化准则,生成和查看结果形状,采用结果或利用收敛建模进行细化,面向分析人员的拓扑优化,全局层级的目标和约束,同一拓布优化中的多个求解方案,装配中的零件的优化,利用HEEDS的创成式设计多目标设计探究,400Designiterationsin8hours,利用参数驱动CAD几何或网格变形来进行设计优化在考虑竞争目标的情况下快速获取优化设计具有高级自动化的多学科优化集成求解器的大规模生态系统,在PLM环境中可实现配置的存储、管理和重用,实现产品研发的变革新产品的优化设计,拓扑优化的收益:

减轻重量28%更少的材料等同的强度更少的制造步骤,传统的设计,优化的设计,更快速的反馈，更好的设计,拓扑优化结果的应用,拓扑优化不是最后的步骤，对很多零件来讲，这仅仅是开始。

拓扑优化的结果有很多应用的机会：

直接输送给增材制造机床用于打印直接用于铸造、开模或多轴加工基于收敛模型用于进一步的产品设计或仿真收敛模型是在NX11引入的一种新的数据格式单一数据格式既适用于NURBS，也适用于小面片几何。

已有的建模功能将作用于同一CAD实体上的这两种几何用作参考，基于传统CAD工具重新进行建模,在收敛小面片模型上打孔,面向增材制造的产品研发重塑产品,基于拓扑优化的创成式设计收敛建模技术及应用晶格结构设计设计规则确保增材制造可行性仿真分析预测产品性能,收敛建模技术,Facet小面建模,线框、曲面建模,CSG实体几何建模,逆向工程&扫描数据,可视化/DMU,收敛建模功能将facet小面与其它任何几何对象一道进行产品设计,直接使用扫描数据和多边形数据，而无需转换,不需要进行逆向工程处理基于历史的特征建模可直接应用于facet小面,布尔操作拉伸、偏置等多种特征操作,客户价值加速了从产品概念到生产的工作流程增强了小面数据的应用,类似Parasolid的解决方案将实体、曲面整合到单一系统中,Convergent,收敛建模,2016,单一模型中混合小面、实体、曲面数据,NX收敛建模,与NX11一道发布可直接与小面模型，曲面和实体一起工作可无限制地灵活设计创新产品无需进行逆向工程或转换操作输出是小面模型在小面模型上实现基于历史的建模操作,收敛建模技术实现无需转换的设计,扫描,多边形建模,拓扑优化,过程毛坯,运动空间,CAE网格,增材/减材制造,装配设计,文档,无需转换的设计,收敛建模技术,工装,有限元分析,比传统方法快10倍,NX11收敛建模的功能,NX12收敛建模技术应用增强,网格模型准备，用于开模和3D打印,新的建模/设计，应用于网格模型数据,轻量结构设计,端到端的工作流程支持,网格模型准备，用于开模和3D打印,功能专门的网格编辑任务环境网格数据质量分析和清理网格选取和交互增强新的网格编辑工具：

创建过渡、偏置、局部偏置、分割和合并网格面,客户收益有历史和无历史的网格建模组合提供了业界最好的设计方法利用你的CAD系统准备和编辑网格模型,基于颜色创建面,创建圆滑/平的形状,局部偏置,Embedorlinkdemomovie（16:

9ratio）Settoplayfullscreen,Page28,在网格模型数据上进行建模操作,功能持续扩展针对网格数据的基于历史的设计：

拉伸/偏置,偏置曲面/延伸,曲面上的曲线,孔,布尔操作/区域选取,分割体w/突出类型,修剪片体,删除体,合并,缝合,边倒圆,全局变形,裁剪和延伸,点组合最佳匹配对应,客户收益在设计过程中无缝地使用网格数据，而无需长时的转换/逆向工程步骤网格数据是你的CAD系统中的首类对象,孔特征,Embedorlinkdemomovie（16:

9ratio）Settoplayfullscreen,端到端工作流程支持,功能为收敛建模技术的设计创建图纸和PMI视图，剖切，线性和角度尺寸，注释利用Symbolica,BodybyEquation功能，通过参数化、计算的方法得到产品形状客户收益可对网格模型进行完整的文档处理和尺寸注释可在CAD中实现复杂的、通过计算得到的形状，而不需要进行专门的计算到CAD的集成,轻量结构设计,功能新的曲面顺从格式类型结构形状顺从曲面的形状可选项可以删除小的不相连的格子部分或悬空的格子条。

客户收益将格子结构用于复杂的薄壁设计在进行格子结构设计的时候，考虑制造需求,收敛建模技术,单一系统中融合了小面片建模、曲面建模和实体建模无需通过逆向工程来处理小面片数据，消除了高成本的、容易出错的逆向工程流程,可设计高度复杂的产品新形状，充分利用增材制造和传统制造的技术优势,能将拓扑优化等新设计方法无缝地融入到产品设计流程,面向增材制造的产品研发重塑产品,基于拓扑优化的创成式设计收敛建模技术及应用晶格结构设计设计规则确保增材制造可行性仿真分析预测产品性能,晶格结构设计,轻量化组件和结果的完整描述集成的晶格结构设计以小面模型表述复杂几何结构,NX晶格结构设计,晶格结构应用收益应用更少的材料，优化重量等强度+减小应力液体和气体可穿透的结构,UnitCell（规则的）,Conformal（随型的）,Stochastic（随机的）,NX晶格结构设计工作过程如同123一样简单,选取晶格单元类型,选取需要填充的空间l,应用,面向增材制造的产品研发重塑产品,基于拓扑优化的创成式设计收敛建模技术及应用晶格结构设计设计规则确保增材制造可行性仿真分析预测产品性能,面向增材制造的设计,设计规则检查确保零件的可制造性在零件被设计时就查看可能在制造过程中的不足之处，从而避免昂贵的重新设计,面向增材制造的设计设计规则,为最小厚度设定阈值,壁厚,确保零件符合3D打印机的有效范围,识别需要支撑的区域,在一个零件内部识别完全封闭的空洞,可打印空间体,完全封闭空间体,悬垂角度,面向增材制造的产品研发重塑产品,基于拓扑优化的创成式设计收敛建模技术及应用晶格结构设计设计规则确保增材制造可行性仿真分析预测产品性能,面向增材制造的产品研发通过仿真确保最优设计,拓扑优化,基于增材制造的设计（收敛建模）,基于增材制造的验证（工艺）,基于增材制造的验证（性能）,多次迭代,面向增材制造的验证产品性能的仿真,验证优化后的结果NX和Simcenter提供了全面的仿真