Dassault Systèmes與雷尼紹攜手合作，打造更為強(qiáng)大的增材制造工藝鏈

增材制造 (AM) 或“3D打印”技術(shù)帶來的設(shè)計(jì)自由 是推動(dòng)尖端產(chǎn)品創(chuàng)新的重要因素,。作為數(shù)字化制造革命 的一部分,，AM能夠從根本上簡化復(fù)雜零件的生產(chǎn)過程 — 它可提高零件性能、減輕不必要的零件重量,，并最大 程度對(duì)零件組成進(jìn)行精簡,。

然而，為了充分利用AM的獨(dú)特功能,，必須對(duì)相應(yīng) 的軟件工具進(jìn)行優(yōu)化,，以滿足“增材制造設(shè)計(jì)”(DfAM) 指導(dǎo)原則提出的新要求,。作為一家全球領(lǐng)先的3D設(shè)計(jì)軟 件、3D數(shù)字模擬和產(chǎn)品生命周期管理 (PLM) 解決方案 供應(yīng)商,，Dassault Systèmes與雷尼紹攜手合作,，共同 簡化3DEXPERIENCE®平臺(tái)，以此致力于為用戶提供完 美無缺的端到端AM設(shè)計(jì)體驗(yàn),。

背景
3DEXPERIENCE平臺(tái)包含一整套3D軟件,，支持從 產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā),、模擬到可靠性分析的完整生產(chǎn)周期,。用戶可在本地或云端使用該平臺(tái)，并通過統(tǒng)一的用 戶界面訪問所有功能,，這使得企業(yè)能夠打造協(xié)作型產(chǎn)品 創(chuàng)新流程,，從而令團(tuán)隊(duì)工作變得更簡單、更高效,。

拓?fù)鋬?yōu)化是3D零件制造過程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),， 它可確保零件特定位置的材料利用率得到充分優(yōu)化。 Dassault Systèmes用于衍生設(shè)計(jì)的CATIA軟件可依托 3DEXPERIENCE平臺(tái)提供產(chǎn)品建模功能,。

此外,，用戶還可利用Dassault Systèmes提供的 DELMIA軟件在模擬生產(chǎn)環(huán)境中設(shè)計(jì)和測試產(chǎn)品。值得 一提的是,，該軟件還允許用戶在其中設(shè)定產(chǎn)品加工參數(shù) 并生成AM系統(tǒng)的激光(掃描)路徑,。而對(duì)整個(gè)AM加工過程的模擬，包括完整的產(chǎn)品應(yīng) 力分析和變形預(yù)測,，則可在3DEXPERIENCE平臺(tái)的模擬 軟件中完成,。

在與Dassault Systèmes緊密合作的過程中，雷尼紹 使用了各種最新的精密制造與測量產(chǎn)品,，其中包括采用 激光粉末床熔化技術(shù)的雷尼紹旗艦產(chǎn)品RenAM 500M金 屬增材制造系統(tǒng),、QuantAM加工文件處理軟件、機(jī)床測 頭測量系統(tǒng),、EquatorTM比對(duì)儀以及配有REVO五軸測量 系統(tǒng)的坐標(biāo)測量機(jī),。

圖1:CATIA中的Bleu Car概念車鉸鏈零件

雷尼紹貢獻(xiàn)了其在加工工藝表征、設(shè)計(jì)驗(yàn)證及切 削式加工自動(dòng)制程控制等方面的技術(shù)優(yōu)勢,。所有這些成 果,，結(jié)合3DEXPERIENCE平臺(tái)的一整套軟件，為用戶提 供了無縫集成AM工藝的端到端制造解決方案,。

挑戰(zhàn)
Dassault Systèmes和雷尼紹工程師面臨的首要挑 戰(zhàn)是如何使其各自的虛擬和真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng) 一,，其中不僅涵蓋3D設(shè)計(jì)、測試和分析軟件，也涵蓋金 屬3D打印設(shè)備等硬件,。3DEXPERIENCE平臺(tái)內(nèi)軟件的 開發(fā)需要遵守現(xiàn)實(shí)世界的AM加工規(guī)則,。
雙方合作的目的就是要盡可能使AM的設(shè)計(jì)和制 造流程更加合理化 — 讓用戶得以摒棄成本高昂且陳舊 的“設(shè)計(jì) - 加工 - 測試”方法,，轉(zhuǎn)而使用新的“一次成 功”加工方法,。
更具體地說，合作的最終目標(biāo)是取消將原始CAD 源文件導(dǎo)出為通用 .STL三角形網(wǎng)格文件這一步驟 — 這 種 .STL格式的導(dǎo)出文件長期以來被證明是引入制造誤 差,，繼而導(dǎo)致后續(xù)版本產(chǎn)品質(zhì)控水平變差的主要原因之 一,。

圖2:QuantAM加工文件處理軟件中的Bleu Car概念車鉸鏈零件

解決方案
創(chuàng)新3D設(shè)計(jì)在汽車制造領(lǐng)域方興未艾，以此為契 機(jī),，雙方這一旨在增強(qiáng)AM工藝鏈內(nèi)各類軟件功能的合 作圍繞Dassault Systèmes的概念車Bleu展開 — 具體為 設(shè)計(jì)和制造車上一個(gè)頗具未來設(shè)計(jì)感的車門鉸鏈,。

該鉸鏈?zhǔn)且粋�(gè)復(fù)雜的輕型雙叉臂形零件。這一零件 的設(shè)計(jì)和制造過程為Dassault Systèmes和雷尼紹工程 師的軟件開發(fā)合作提供了實(shí)物基礎(chǔ);雙方在結(jié)構(gòu)優(yōu)化,、 多材料設(shè)計(jì)和零件集成等方面展開了深入研究,。

工程師們?cè)?DEXPERIENCE平臺(tái)中工作，使用 CATIA衍生設(shè)計(jì)軟件完成了全新的3D鉸鏈設(shè)計(jì),。在輸出 到RenAM 500M系統(tǒng)之前,，由DELMIA軟件生成的相關(guān) 激光掃描路徑首先被導(dǎo)入到QuantAM軟件中進(jìn)行額外 處理。

在完成鉸鏈設(shè)計(jì)調(diào)整,、模擬,、打印和精度檢測 的一系列閉環(huán)迭代過程之后，雙方確定了需要集成到 3DEXPERIENCE平臺(tái)內(nèi)的各類軟件中,、以確保實(shí)現(xiàn)最佳 3D設(shè)計(jì)和打印效果的特定AM加工規(guī)則,。

雷尼紹為其提供給Dassault Systèmes的QuantAM 軟件開發(fā)了一個(gè)應(yīng)用程序接口 (API)，用于集成到DELMIA 軟件內(nèi),，以生成“一次成功”的3D打印激光掃描路徑,。

圖3:在一臺(tái)雷尼紹EquatorTM比對(duì)儀上測量Bleu Car概念車鉸 鏈零件

結(jié)果
作為Dassault Systèmes與雷尼紹合作的直接成果 之一，3DEXPERIENCE平臺(tái)用戶現(xiàn)已能夠在本地CAD 環(huán)境中直接將數(shù)據(jù)輸出到全系列雷尼紹AM系統(tǒng)進(jìn)行打 印,，而不再需要首先將數(shù)據(jù)文件導(dǎo)出到外部系統(tǒng)進(jìn)行額 外的后處理,。

功能增強(qiáng)的CATIA、SIMULIA和DELMIA軟件意味 著,，現(xiàn)在不僅可針對(duì)雷尼紹AM系統(tǒng)的規(guī)格特性,，還可 針對(duì)產(chǎn)品本身的最終性能，對(duì)創(chuàng)新3D產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行更為 智能的優(yōu)化,。因此,，用戶從一開始就能更精確地生產(chǎn)零 件，從而縮短交付周期并節(jié)省材料成本,。

雙方合作的關(guān)注點(diǎn)是3D設(shè)計(jì)軟件的開發(fā),，并以 “Bleu Car”概念車的車門鉸鏈作為研究的現(xiàn)實(shí)載體，最 終生產(chǎn)出的高性能鉸鏈零件進(jìn)一步證明了借助3D設(shè)計(jì)和 打印方法，用戶可以獲得更多的現(xiàn)實(shí)收益,。

圖1和圖2醒目地展示了零件設(shè)計(jì)的演化過程,，即 從原始的CATIA產(chǎn)品設(shè)計(jì)，到QuantAM中生成的最終產(chǎn) 品的激光掃描路徑,。圖3和圖4展示了加工完成的鋁材打 印零件,。

在本案例中，原始零件體積和優(yōu)化后的零件體積幾 乎相同,，所有支撐結(jié)構(gòu)在鉸鏈設(shè)計(jì)階段就已移除,，因此 可得到更美觀、更可靠且更具流線型的汽車零件產(chǎn)品,。

圖4:RenAM 500M加工艙中的Bleu Car概念車鉸鏈零件

Dassault Systèmes的SIMULIA增材制造與材料部 門主管Subham Sett評(píng)價(jià)道:“與雷尼紹有相同的理 念,，Dassault Systèmes也致力于提供解決方案，以更 為輕松地將3D設(shè)計(jì)與打印技術(shù)集成到各種類型的生

產(chǎn)環(huán)境中,。這一共同目標(biāo)對(duì)合作成功起到了關(guān)鍵的作 用,。Dassault Systèmes提供的功能性衍生設(shè)計(jì)軟件和滿 足物理規(guī)律要求的制造模擬軟件是金屬3D打印工藝鏈的 重要組成部分�,！�