增材制造取决于优化

By Ansys Advantage Staff

现代汽车集团的分析团队和TAE SUNG & e (TSNE)的增材制造设计(DfAM)实验室最近开发了一种汽车发动机罩铰链Ansys添加剂解决方案。TSNE是Ansys Elite在韩国的渠道合作伙伴。与之前的铰链相比，优化后的铰链重量减轻了13%，硬度提高了5倍。

该设计在年度韩国增材制造用户组(KAMUG) DfAM竞赛中获得大奖，该竞赛旨在庆祝3D打印和制造融合案例和商业化。该团队使用Ansys Additive Prep对发动机罩铰链进行了拓扑优化设计Ansys Additive Print预测重涂机的碰撞、裂纹和变形问题。他们通过计算机断层扫描(CT)对外部形状和内部悬垂区域进行了验证和检查，并制作了金属发动机罩铰链。

我们采访了现代汽车集团先进制造计算机辅助工程团队经理Jun Cheol Lee，以了解有关发动机罩铰链拓扑优化过程的更多信息。

Ansys的优势:是什么促使你参加这次比赛?

李俊哲:我认为这是一个增强我们增材制造能力的绝好机会。所有的过程——制定计划、学习增材制造模拟和使用增材机械制造真实零件——对我们来说都是很好的经历。

AA:拓扑优化和增材制造的好处是什么?

李:拓扑优化基本上提供了一个解决方案，增加刚度，同时减少产品的重量。重要的一点是，当使用现有形状时，很难增加刚度。通过使优化面积尽可能大，可以在只留下真正必要的区域并去除其他区域的过程中增加刚性。因此，我们可以偏离传统的形状设计。我们可以做出任何形状的零件，而且性能良好。轻量化和性能改进可以共存。

AA:你能一步一步地给我介绍一下创造新的发动机罩铰链设计的过程吗?你是如何重新定义设计领域的?

李:传统的铰链支架只有一个支撑。它对批量生产很好，但对y轴方向力很弱。因此，我们选择双支撑支架，以改善y方向的变形。

AA:从立体光刻(STL)到计算机辅助设计(CAD)有什么考虑?

李:这是非常重要的一部分。有时，我们必须转换模型以便在CAD工具中使用。Ansys提供了一个非常简单和开放的转换解决方案。

AA:你们如何确保增材制造零件的最佳方法(方向、支撑、变形预测、制造质量/孔隙度)?

李:在这个例子中，我们没有做很多关于方向的选择。铰链的长度几乎符合机器制造高度的极限，并且有一定的压力，所以所有部件必须间隔一个小时。因此，我们采用了改进的支架，以减少变形。

AA:Ansys增材制备和打印在这个过程中有什么帮助?

李:添加剂准备是一种创新的工具，用于预添加剂模拟。使零件定位合理，支撑合理成为可能。相位优化完成后，使用Additive Prep进行布局和支架设计。采用方位图进行布置，并将变形程度设置为较小，以便于移除支架。当使用方位图时，我们可以预测支撑，建造时间和变形程度。如果用户设置了条件，布局会根据条件自动改变，节省了大量的时间。

完成部署后，我们使用Additive Prep创建支撑。这些支架的设计方式可以用增材打印进行验证。如果需要修改，我们再次验证，以确定最优设计。可以使用Additive Print进行过程分析，以获得可以防止重涂器崩溃的解决方案，并预测在构建过程中可能发生的裂缝和变形。

在检查完所有变量后，我们可以通过实际的3D打印设备将故障数量降至最低，并确保质量和构建。Ansys添加剂制备和添加剂打印是必不可少的增材制造程序。

AA:您是否计划在未来继续使用Ansys Additive ?

李:是的。这次我们只做了车辆的一部分。下次我们将扩展到生产。工厂里有很多东西需要优化。当然，我们将与Ansys合作。