e-Xstream Engineering幫助制造商權(quán)衡復(fù)合材料3D打印的生產(chǎn)成本

來(lái)源：MSC軟件

e-Xstream Engineering,隸屬于�,？怂箍抵悄苤圃觳块T(mén), 于近日推出了全新的仿真和虛擬制造分析功能,。與傳統(tǒng)工藝對(duì)比,，新方法可以幫助用戶(hù)分析高分子基增材制造部件的生產(chǎn)成本，并通過(guò)使用制造部件的CT掃描驗(yàn)證復(fù)合材料的微觀(guān)結(jié)構(gòu)來(lái)不斷改善虛擬工程工藝,。

      

△使用Digimat增材制造進(jìn)行生產(chǎn)成本分析

復(fù)合材料的增材制造在市場(chǎng)上越來(lái)越受歡迎,，能夠創(chuàng)建出比金屬打印技術(shù)強(qiáng)度更好、質(zhì)量更輕的零件,，并通過(guò)材料設(shè)計(jì)（例如,，連續(xù)纖維增強(qiáng)聚合物）滿(mǎn)足預(yù)期的性能要求。最新的Digimat軟件使企業(yè)能夠模擬3D打印過(guò)程并計(jì)算生產(chǎn)每個(gè)零件的總成本,，包括材料利用率,、員工時(shí)間、所需能量和后處理步驟,。

使用這款全新的工具,，工程師可以全面掌握零件生產(chǎn)和精加工的過(guò)程，以確定最佳的工藝鏈,。最重要的是,，它還可以執(zhí)行批處理優(yōu)化,，并行打印盡可能多的零件，從而提高生產(chǎn)能力并縮短交貨時(shí)間,。此外,，它也可以用于生產(chǎn)計(jì)劃中，考慮購(gòu)買(mǎi)機(jī)器的總成本,，并分?jǐn)偟筋A(yù)計(jì)的產(chǎn)量上,。最后，用戶(hù)可以通過(guò)折線(xiàn)圖和餅圖顯示結(jié)果輕松地查看與分析不同情況下的成本明細(xì),。

△分析SLS批量打印的后處理需求

預(yù)計(jì)到2030年,，全球?qū)��?fù)合材料3D打印的需求將增長(zhǎng)到17億美元，但由于技術(shù)難題,，迄今為止實(shí)際應(yīng)用仍受到限制,。纖維取向會(huì)在零件的不同區(qū)域發(fā)生變化，因此會(huì)對(duì)力學(xué)性能產(chǎn)生重大影響,。掌握此方面信息有助于工程師解決質(zhì)量問(wèn)題,，并大大提高性能預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。如今,，制造商還可以對(duì)零件進(jìn)行CT掃描并導(dǎo)入3D RAW圖像,，在Digimat中建立部件的兩相微結(jié)構(gòu)（例如，碳纖維增強(qiáng)聚合物）的有限元模型,，并對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行建模。通過(guò)將已驗(yàn)證的材料模型嵌入到CAE仿真工具中,，設(shè)計(jì)工程師可以進(jìn)行分析并考慮制造零件中出現(xiàn)的變化,，以減少材料的使用或避免失效點(diǎn)。

當(dāng)引入新的材料系統(tǒng)時(shí),，將物理測(cè)量與虛擬測(cè)試聯(lián)系起來(lái)還可以提高集成計(jì)算材料工程（ICME）過(guò)程的準(zhǔn)確性,。可以將零件性能與仿真過(guò)程進(jìn)行對(duì)比,，驗(yàn)證材料模型,。CT掃描驗(yàn)證還能夠幫助材料研究員改進(jìn)手動(dòng)建立的微觀(guān)結(jié)構(gòu)模型，以提高未來(lái)仿真的準(zhǔn)確性,。

改進(jìn)新的制造工藝過(guò)程時(shí),，用戶(hù)可以使用材料生命周期管理，獲得相關(guān)零件,、材料,、3D打印機(jī)和工藝過(guò)程及物理測(cè)試的信息。e-Xstream Engineering的MaterialCenter平臺(tái)軟件可以獲取和追溯材料屬性數(shù)據(jù)庫(kù),，以便可以在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段中使用,。使用材料生命周期管理,，可以輕松地在多學(xué)科團(tuán)隊(duì)中記錄信息，并在整個(gè)團(tuán)隊(duì)內(nèi)共享信息,，從而收集有價(jià)值的信息,，供授權(quán)用戶(hù)重復(fù)使用。

△VGSTUDIO的復(fù)合材料微觀(guān)結(jié)構(gòu)CT掃描

預(yù)測(cè)CT掃描微觀(guān)結(jié)構(gòu)的材料特性是一個(gè)計(jì)算量較大的過(guò)程,。例如,，只使用CPU計(jì)算可能需要花費(fèi)幾天的時(shí)間來(lái)分析復(fù)雜的特性（例如，蠕變）,。通過(guò)優(yōu)化GPU來(lái)計(jì)算則可以在幾分鐘內(nèi)得到結(jié)果,，這樣工程師就可以更快的執(zhí)行多個(gè)交互性質(zhì)的計(jì)算任務(wù)。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)算例上,，分析材料剛度所需的時(shí)間減少了98％,。這種快速的求解，再加上命令行界面的引入,，也使得Digimat可在高性能計(jì)算平臺(tái)上基于云端的自動(dòng)優(yōu)化工作流中使用,。

在用復(fù)合材料生產(chǎn)高性能結(jié)構(gòu)（例如，航空零件）時(shí),，漸進(jìn)式失效分析（PFA）模型可以為結(jié)構(gòu)定義安全裕度,，并可以最優(yōu)地利用成本高昂的材料和工藝。最新版本的Digimat可以以?xún)杀兜乃俣确治鲞@些復(fù)雜的Camanho模型,，從而可以進(jìn)行參數(shù)研究來(lái)定義缺陷公差并最大程度地提高產(chǎn)量,。