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考虑加速度情况下的受力,CogniCAD拓扑优化CAD设计平台更进一步

时间:2018-12-19 21:48 来源:3D科学谷 作者:中国3D打印网 阅读:
极光尔沃

        ParaMatters 拓扑优化设计平台CogniCAD以优化的材料需求来生成满足负载要求的结构件,该设计比标准拓扑优化所得到的设计结果重量轻20%,并且设计过程无需通过设计师手动建模以及迭代。

考虑动态环境下的受力

        如今CogniCAD软件平台又获得了进一步的发展,最近CogniCAD发布了一系列创新和前沿的更新,所有这些都是针对增材制造的拓扑优化设计方法。CogniCAD现在集成了一系列不同的负载类型,用户可以将这些负载类型应用到他们的模型中,以确保该部件能够承受它在现实运行中所承受的物理压力。

考虑加速度情况下的受力,CogniCAD拓扑优化CAD设计平台更进一步

       CogniCAD考虑了许多类型的负载计算,包括力量和压力,以及加速度情况下的受力。CogniCAD加速度情况下的受力对航空航天业非常重要,不仅如此,CogniCAD还增加了热负荷条件下的负载计算。

        之前的CogniCAD版本只有一个用于拓扑优化设计探索的选项:指定体积下最小化结构柔顺性(即最大化刚度)*,这需要用户指定部件的体积函数以生成优化的拓扑结构。根据3D科学谷的了解,这不是工程应用的最佳方式,因为用户并不确切知道最佳体积分数,在某些情况下,体积分数的变化对实现目标没有帮助,因为刚度和强度的设计要求是不同的。新的CogniCAD版本中,用户只需指定其设计目标 – 比如在某些应力约束下最小化质量,该零部件将在不违反任何应力约束的情况下进行优化。

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       通过与航空航天公司的合作伙伴一起,ParaMatters 实际测试了压力约束设计解决方案,并且获得了理想的结果。目前,CogniCAD的用户能够指定刚度和应力约束以获得优化的设计。ParaMatters 并不满足于此,他们还在进一步开发软件使得软件将具有考虑振动环境和设置变形约束功能。(此项更新预计将于2019年2月推出。)

block 面向制造业需求
        目前,将CogniCAD与其他拓扑优化设计平台区分开来的另一个关键因素是,用户现在能够将其模型不仅导出为用于3D打印的STL文件,还可以导出为STEP文件,以便轻松地重新上载到CAD设计程序中。用户导入STEP,最后他们可以返回STEP,这在航空航天或其他认证应用中很重要,因为模型应记录在CAD中,而不仅仅是以STL的格式。ParaMatters付出了很多努力,允许用户将他们的模型转换为STEP。

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CogniCAD的一个显著功能是特征尺寸控制,可确保使用该软件生成的设计始终可根据优化的构件尺寸和壁厚进行制造。并且这些设计是根据增材制造的工艺特点而生成的,在通过CogniCAD平台产生的所有设计中,所有这些设计都是可制造的。

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        此外,Paramatters解决了CogniCAD的介观结构优化功能,CogniCAD能够生成针对相关零件量身定制的内部几何形状,以满足应力的要求。

对于粉末床金属3D打印,一个普遍关心的问题是如何从3D打印部件上除去粉末。现在的普遍解决方案是设计几个粉末出口,在零件上打几个洞。所以在设计过程中需要让腔体之间尽量相互连接,因此通过添加几个孔,可以将粉末排出。

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       CogniCAD还提供多材料3D打印建模支持,多材料金属3D打印就是其中的一个例子,简而言之,该软件使用户能够将不同的金属分配给组件的各个部分,以优化强度,同时降低材料成本。例如,一部分可以由强度高的钛制成,而另一部分可以由强度较低的铝制成。在CogniCAD平台中,多材料设计可以在3D建模过程中实现可视化。

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根据3D科学谷的了解,CogniCAD目前已经有四五个大用户 – 包括福特和大众,也有GE Power和其他公司。现在CogniCAD已经向公众开放,已经有很多用户注册了。

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关于商业模式,CogniCAD是基于云的应用程序,用户需要在线支付软件服务的租赁费用。对于使用私有云的公司,Paramatters可以在其私有云上安装该软件。

block Review

      就在2018年12月,PTC宣布收购拓扑优化设计软件公司Frustum Inc.,通过Frustum的Generate拓扑优化软件,对零件的材料分布进行了优化,最终在实现零部件功能的前提下保留尽可能少的材料。此外,通过光滑和混合表面的处理降低应力。由Frustum 软件生成具有适合3D打印的几何形状的模型。Frustum的拓扑优化设计技术是对PTC Creo产品组合的变革性补充。

     ParaMatters 的拓扑优化设计平台CogniCAD与Frustum的Generate拓扑优化软件平台的特点十分相似:根据零件性能要求的材料优化分布设计、针对增材制造而设计、基于云的软件平台。

      与CogniCAD相似的是,Generate平台是为制造业的设计所服务的,平台所产生的无缝设计特点使的产品轻松获得最佳的刚性,并且在不同载荷下分配材料。光滑和混合的表面,减少重量,并尽量减少应力集中,从而使设计优化完成后就适应增材制造,而不需要手动重新设计。

当然,市场上通常把拓扑优化(Topology Optimization)与创成式设计(Generative Design)很多场合二者都是混为一谈的,但细究起来创成式设计(Generative Design)是根据一些起始参数通过迭代并调整来找到一个(优化)模型。拓扑优化(Topology Optimization)是对给定的模型进行分析,常见的是根据边界条件进行有限元分析,然后对模型变形或删减来进行优化。

    创成式设计(Generative Design)是一个人机交互、自我创新的过程。根据输入者的设计意图,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。

     通俗理解创成式设计是一种通过设计软件中的算法自动生成艺术品、建筑模型、产品模型的设计方法。创成式设计是一种参数化建模方式,在设计的过程中,当设计师输入产品参数之后,算法将自动进行调整判断,直到获得最优化的设计。目前比较著名的创成式设计软件包括欧特克的Within,欧特克的Dreamcatcher,西门子的Solid Edge ST10等。

      目前ParaMatters和Frustum所提供的更多的是拓扑优化设计技术而并非创成式设计技术。

(责任编辑:中国3D打印网)

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