Simcenter 3D工业应用之基于NX设计平台的增材制造过程仿真（AM Process Simulation）解决方案
西门子工业软(ruan)件作为(wei)增材(cai)制(zhi)造业务的强有力参与者，在TCTAsia2019展览会上面(mian)，推(tui)出全新的(de)的(de)端到短的(de)AM工(gong)业(ye)化(hua)解决方(fang)案。西(xi)门子的(de)端到端增(zeng)材制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)工(gong)业(ye)化(hua)解决方(fang)案，完全基于同一(yi)软件工(gong)具，从产品创(chuang)成式设计/收敛建模/性能验(yan)证/过(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)仿(fang)(fang)真(zhen)等业(ye)务单元(yuan)，提供市场(chang)上面(mian)独特的(de)解决方(fang)案。尤其(qi)是第(di)一(yi)次在(zai)TCTAsia2019展览上，推(tui)出了(le)基于有限元(yuan)热固耦合计算方(fang)法的(de)AM增(zeng)材制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)过(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)仿(fang)(fang)真(zhen)工(gong)具，第(di)一(yi)次将实(shi)际产品的(de)增(zeng)材制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)过(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)，利用(yong)仿(fang)(fang)真(zhen)软件建立(li)虚(xu)拟(ni)的(de)AM打印过(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)，实(shi)现增(zeng)材制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)任务保证“第(di)一(yi)次打印正确”。
增(zeng)材(cai)制造打(da)印(yin)(yin)过程(cheng)仿真(zhen)应该(gai)是(shi)(shi)增(zeng)材(cai)制造解决方(fang)案的(de)重要一(yi)环，对于(yu)产(chan)(chan)品设计是(shi)(shi)否(fou)(fou)合理，优化(hua)方(fang)案是(shi)(shi)否(fou)(fou)可以顺利的(de)进行产(chan)(chan)品打(da)印(yin)(yin)，在实际(ji)打(da)印(yin)(yin)之前(qian)，都需要利用软件(jian)对产(chan)(chan)品进行过程(cheng)仿真(zhen)。通过模(mo)拟产(chan)(chan)品打(da)印(yin)(yin)过程(cheng)，从而发现物理打(da)印(yin)(yin)过程(cheng)是(shi)(shi)否(fou)(fou)发生一(yi)些明显的(de)产(chan)(chan)品缺(que)陷，例如开裂/坍塌/局部过(guo)热(re)等(deng)打(da)印(yin)(yin)(yin)工(gong)艺问题(ti)。对于这些(xie)实际的打(da)印(yin)(yin)(yin)缺陷(xian)，如果过(guo)利用仿真软件在电(dian)脑上面可(ke)以完(wan)整地再现产品打(da)印(yin)(yin)(yin)过(guo)程(cheng)，帮助工(gong)程(cheng)师通(tong)过(guo)调整打(da)印(yin)(yin)(yin)参数、打(da)印(yin)(yin)(yin)策略(lve)、甚(shen)至打(da)印(yin)(yin)(yin)支撑，结构重新优化(hua)设计等(deng)方面工(gong)作，解决产品打(da)印(yin)(yin)(yin)缺陷(xian)，提高打(da)印(yin)(yin)(yin)称功(gong)率(lv)。
TCTAsia2019展览期(qi)间(jian)，恰(qia)逢(feng)西门子工业(ye)(ye)软件(jian)(jian)Simcenter3D AM增材制造过(guo)程仿真产(chan)品(pin)新(xin)(xin)版(ban)本2019.1发布的(de)关键时间(jian)点(dian)。与会期(qi)间(jian)，AM业(ye)(ye)务拓展经理Tom带来(lai)了(le)(le)新(xin)(xin)产(chan)品(pin)的(de)功能介绍(shao)以及未来(lai)版(ban)本的(de)展望(wang)。在展览期(qi)间(jian)，西门子工业(ye)(ye)软件(jian)(jian)召开(kai)了(le)(le)增材制造过(guo)程仿真技术研(yan)讨会，并且请来(lai)Toolcraft公司业(ye)(ye)务董事，现场介绍(shao)应用西门子过(guo)程仿真软件(jian)(jian)的(de)实际情况，以及取得(de)的(de)经济效率介绍(shao)。
市(shi)场上AM增材制造仿(fang)真(zhen)业务也存在(zai)很多(duo)的竞争(zheng)产(chan)品，西门子自(zi)(zi)己作(zuo)为AM增材制造的践行者，不(bu)但自(zi)(zi)己应用开发软(ruan)件(jian)，也在(zai)持续不(bu)断地开发软(ruan)件(jian)。对于西门子的过(guo)程(cheng)(cheng)仿(fang)真(zhen)软(ruan)件(jian)主要(yao)技术(shu)优势就是将整个过(guo)程(cheng)(cheng)仿(fang)真(zhen)工(gong)作(zuo)流(liu)程(cheng)(cheng)化，方便用户(hu)试用和(he)评(ping)价(jia)。从固定平面模(mo)型开始，自(zi)(zi)动(dong)(dong)产(chan)生打(da)印(yin)支持结(jie)构，到(dao)热(re)机耦(ou)合分(fen)析过(guo)程(cheng)(cheng)完(wan)全自(zi)(zi)动(dong)(dong)化，用户(hu)只需要(yao)按照软(ruan)件(jian)的流(liu)程(cheng)(cheng)，快速完(wan)成复杂的过(guo)程(cheng)(cheng)仿(fang)真(zhen)工(gong)作(zuo)。
过程仿真AM完(wan)全集成在NX平台，可(ke)以(yi)将仿真结果(guo)直接(jie)映(ying)射到(dao)设计模(mo)(mo)型上面，实现模(mo)(mo)型的(de)(de)(de)(de)设计变形(xing)补偿(chang)工作(zuo)(zuo)(zuo)。几(ji)何模(mo)(mo)型的(de)(de)(de)(de)补充(chong)完(wan)全自动化，只需(xu)要按照(zhao)用户需(xu)要，就可(ke)以(yi)的(de)(de)(de)(de)考虑打(da)印(yin)过程变形(xing)影响(xiang)的(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)型数据。以(yi)此(ci)补充(chong)过的(de)(de)(de)(de)设计模(mo)(mo)型作(zuo)(zuo)(zuo)为实际打(da)印(yin)工作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)(de)输入模(mo)(mo)型，最终打(da)印(yin)的(de)(de)(de)(de)实物(wu)包括了打(da)印(yin)过程的(de)(de)(de)(de)变形(xing)和温(wen)度(du)影响(xiang)。
增材制造过(guo)程(cheng)(cheng)仿(fang)(fang)真，西(xi)门子工业软件(jian)采(cai)用(yong)专(zhuan)利(li)性的(de)(de)(de)潜在(zai)(zai)应变方法(fa)(fa)来计算宏观(guan)结构的(de)(de)(de)打印(yin)过(guo)程(cheng)(cheng)仿(fang)(fang)真。首先利(li)用(yong)微观(guan)的(de)(de)(de)试验样本进行打印(yin)，测试，从而(er)矫正打印(yin)参(can)数数据，然后利(li)用(yong)宏观(guan)的(de)(de)(de)方法(fa)(fa)来分析打印(yin)过(guo)程(cheng)(cheng)仿(fang)(fang)真，提高(gao)仿(fang)(fang)真计算效率。潜在(zai)(zai)应变方法(fa)(fa)可以保(bao)证仿(fang)(fang)真层不需要(yao)采(cai)用(yong)真实(shi)的(de)(de)(de)粉末层，可以按照1-5mm进行模型(xing)分层和仿真，并且可(ke)以(yi)保证仿真结果的精度
增材制造过程仿真的技术(shu)特(te)点主(zhu)要表现在以下几(ji)个方面：
1） 打印变形(xing)结果比较(jiao)
增材制造(zao)过程仿真(zhen)可以(yi)对(dui)计算结(jie)果(guo)进行自动应力(li)释放和应力(li)恢复(fu)，能够评(ping)价带支撑结(jie)果(guo)的(de)模(mo)(mo)型变形计算，也(ye)可以(yi)模(mo)(mo)拟(ni)去(qu)除支撑结(jie)果(guo)的(de)模(mo)(mo)型变形。
2） 打印粉层干涉
对于固定平板打(da)印(yin)过程来讲，粉末(mo)层的干涉检查也是必不可少的，对于过程仿(fang)真(zhen)需要(yao)合理模拟。
3） 打印模型收(shou)缩线
对于AM过程(cheng)仿真可以(yi)实际模(mo)拟最(zui)终产(chan)品的收缩线(xian)，该功能对于产(chan)品的实物打印过程(cheng)，也是非(fei)常(chang)关心(xin)的，通过仿真软件可以(yi)模(mo)拟产(chan)品的收缩线(xian)。
增(zeng)材制造展览TCTAisa2019作为西门子工业软件第一次(ci)携带完整的(de)(de)端到端AM工业化过程(cheng)解决方案参加展览(lan)，提供(gong)所有(you)从模(mo)型需(xu)求开始到实物(wu)打印的(de)(de)全部环节。统一的(de)(de)软件界面(mian)，能(neng)够帮助工程(cheng)师实现完整的(de)(de)增材制造业务。
对(dui)于(yu)西门子的整体方(fang)案，用户反应非常积极，很(hen)多用户直接希望(wang)能够试用软(ruan)件，并且(qie)就(jiu)增材制(zhi)造(zao)过程(cheng)仿(fang)真方(fang)面(mian)，愿意进(jin)一步交流。对(dui)于(yu)西门子过程(cheng)仿(fang)真解(jie)决方(fang)案需要进(jin)一步了解(jie)或(huo)者未来对(dui)增材制(zhi)造(zao)过程(cheng)仿(fang)真的期望(wang)功能：
1） 定义企业用户(hu)自己的材(cai)料模型数据
软(ruan)件本(ben)身提供材(cai)料库的定(ding)义和应用，包(bao)括支(zhi)撑(cheng)结(jie)构的材(cai)料参数(shu)验证。同时(shi)允许用户自己获取相关的材(cai)料数(shu)据(ju)，作为增材(cai)制造过程(cheng)仿(fang)真(zhen)的数(shu)据(ju)来源。
2） 过程仿(fang)真(zhen)设计的(de)计算资源较高，需要很(hen)长的(de)计算时间，如何(he)提(ti)高仿(fang)真(zhen)效率
目前版本需要用户定义相关的(de)环境变量，来(lai)帮助软(ruan)件(jian)开展并行计(ji)算；未来(lai)的(de)软(ruan)件(jian)版本提供高级(ji)求(qiu)解设置(zhi)，能(neng)够根据用户的(de)实际计(ji)算资源，提高过(guo)程仿(fang)真(zhen)的(de)效率
3） 对(dui)于打印过程产生的模型变形是否可(ke)以直接自动修正设(she)计模型
根据产品的(de)(de)规划(hua)，过程仿真提供(gong)自动化的(de)(de)NXOPEN工具，能够将过程变形量直接(jie)驱动设(she)计模型，作为(wei)实(shi)物打印(yin)的数据输入基础，从而打印(yin)过程中考(kao)虑增材制(zhi)造的各种(zhong)因(yin)素(su)的影响(xiang)。
西门子工(gong)业软件提供的(de)端(duan)(duan)到(dao)端(duan)(duan)的(de)解决方案(an)，测(ce)试打(da)破了目前市(shi)场为(wei)用户提供的(de)各(ge)种离散的(de)解决方案(an)。增材制造过程工(gong)艺(yi)仿(fang)真完全集成(cheng)在(zai)NX设计(ji)平台，能(neng)够和NXCAM完(wan)全集成(cheng)(cheng)，通过过程(cheng)仿(fang)真可(ke)以(yi)将(jiang)AM增(zeng)材(cai)制造(zao)(zao)的(de)业务(wu)流(liu)程(cheng)完(wan)全集成(cheng)(cheng)，解决以(yi)往(wang)不(bu)容易集成(cheng)(cheng)的(de)问题(ti)。西门子工业的(de)增(zeng)材(cai)制造(zao)(zao)过程(cheng)仿(fang)真，打(da)(da)破了(le)以(yi)往(wang)多次试错的(de)开发业务(wu)思路(lu)，利用软(ruan)件可(ke)以(yi)帮助增(zeng)材(cai)制造(zao)(zao)缩短是错的(de)流(liu)程(cheng)，提前发现可(ke)能(neng)存在的(de)打(da)(da)印问题(ti)，减少(shao)打(da)(da)印残次品。
附注(zhu)：
Simcenter 3D（以(yi)前叫NX CAE）是与(yu)NX CAD一体(ti)化的(de)(de)(de)(de)(de)平台(tai)，你既可(ke)(ke)(ke)以(yi)使用(yong)NX CAD/CAE一体(ti)化，用(yong)NX创建(jian)模型，用(yong)Simcenter 3D做(zuo)CAE分析，当然也(ye)可(ke)(ke)(ke)以(yi)只使用(yong)NX里(li)面仿真(zhen)部分（Simcenter 3D），CAD模型由其它任何CAD软件创建(jian)，利用(yong)NX同步建(jian)模技术(shu)，Simcenter 3D可(ke)(ke)(ke)以(yi)真(zhen)正能实现CAD模型的(de)(de)(de)(de)(de)来(lai)源无(wu)关性，对(dui)于读(du)入的(de)(de)(de)(de)(de)任何来(lai)源的(de)(de)(de)(de)(de)CAD模型，可(ke)(ke)(ke)以(yi)编(bian)辑修改再(zai)参数(shu)化几何特(te)征，而且可(ke)(ke)(ke)以(yi)复制(zhi)粘贴特(te)征到新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)几何模型上(shang)，并能编(bian)辑特(te)征尺(chi)寸和(he)位置。在NX应用(yong)菜单工具(ju)条上(shang)，点击(ji)Pre/post 就(jiu)进(jin)入Simcenter 3D仿真(zhen)场景。
