Altair公司优化面向复杂轻质设计的3D打印结构

Altair公司优化面向复杂轻质设计的3D打印结构
2015-04-08
国外国防科技文献资料快报
    [据美国航空工程杂志4月6日报道]Altair公司发布了面向拓扑优化的OptiStruct求解器，希望更好地支持增材制造（又称3D打印）。公司宣称这项新技术是首款专为网格结构开发的设计工具。Altair曾帮助A380优化了机翼翼肋结构。
    3D打印能够制造具有复杂内部网格结构特征的中空形状。OptiStruct现在扩展了拓扑优化的范围，辅助进行实心网格结构与均匀过渡材料体积的高效混合。网格性能可以通过张力、压力、剪力、弯力、扭力和疲劳寿命来研究。该技术为CAE分析提供了最佳的和结构上最高效的材料分布。
    拓扑优化特别适合3D打印，因为它可以创造自由形态的有机结构，这使用传统制造方法无法构建。Altair的首席技术官乌维雪姆表示：“拓扑优化充分实现设计自由度，使复杂自由形态结构的开发、无缝化的个体设计、缩短的设计流程以及最佳的3D打印结构成为可能。”
    Altair正在与增材制造软件和3D打印服务供应商合作，确保数据传输更高效。网格结构可包含数十万个网格单元，对3D打印使用的常规STL文件传输带来挑战。3MaticSTL这样的软件包重点关注给定网格组件的改进，以适应3D打印工艺的多种要求，在必要之处创建支撑结构。
    OptiStruct让设计者能够确认最佳的材料放置点和网格结构，而不是简单地将网格结构用于现有形状。优化过程可在放置和优化网格之前，确认设计中需要材料和不需要材料的地方。
OptiStruct通过两个阶段优化网格。第一阶段中，首先应用标准拓扑优化，增加具有中间密度的多孔材料；然后，多孔区域被转化为具有变材料体积的显式网格结构。在第二个阶段中，网格单元的尺寸得到优化。最后得到一个实心零件加上有变材料体积网格区域的结构。
    网格区域可以实现高性能要求产品的开发，而且不仅仅是硬度要求。一些应用可能需要考虑屈服行为、热性能或动力学特征。使用OptiStruct，用户可以基于优化的工艺，通过比较强弱或实心/空心/网格设计，巧妙地控制材料密度。
    Altair软件开发副总裁周明表示：“OptiStruct的网格能力代表着将智能材料与产品独特属性进行集成的第一步。后续研发将探索定向行为和不同网格单元布局的均匀混合，以利用新奇材料特征的优势带来更多的创新。”（中国航空工业发展研究中心 刘亚威）