考慮加速度情況下的受力,CogniCAD拓撲優(yōu)化CAD設計平臺更進一步
魔猴君 行業(yè)資訊 2195天前
ParaMatters 拓撲優(yōu)化設計平臺CogniCAD以優(yōu)化的材料需求來生成滿足負載要求的結構件,該設計比標準拓撲優(yōu)化所得到的設計結果重量輕20%,并且設計過程無需通過設計師手動建模以及迭代。
考慮動態(tài)環(huán)境下的受力
如今CogniCAD軟件平臺又得到了進一步的發(fā)展,最近CogniCAD發(fā)布了一系列創(chuàng)新和前沿的更新,所有這些都是針對3D打印的拓撲優(yōu)化設計方法。CogniCAD現(xiàn)在集成了一系列不同的負載類型,用戶可以將這些負載類型應用到他們的模型中,以確保該部件能夠承受它在現(xiàn)實運行中所承受的物理壓力。
CogniCAD考慮了許多類型的負載計算,包括力量和壓力,以及加速度情況下的受力。CogniCAD加速度情況下的受力對航空航天業(yè)非常重要,不僅如此,CogniCAD還增加了熱負荷條件下的負載計算。
之前的CogniCAD版本只有一個用于拓撲優(yōu)化設計探索的選項:指定體積下最小化結構柔順性(即最大化剛度)*,這需要用戶指定部件的體積函數(shù)以生成優(yōu)化的拓撲結構。根據(jù)魔猴網(wǎng)的了解,這不是工程應用的最好方式,因為用戶并不確切知道最好體積分數(shù),在某些情況下,體積分數(shù)的變化對實現(xiàn)目標沒有幫助,因為剛度和強度的設計要求是不同的。新的CogniCAD版本中,用戶只需指定其設計目標 – 比如在某些應力約束下最小化質量,該零部件將在不違反任何應力約束的情況下進行優(yōu)化。
通過與航空航天公司的合作伙伴一起,ParaMatters 實際測試了壓力約束設計解決方案,并且得到了理想的結果。目前,CogniCAD的用戶能夠指定剛度和應力約束以得到優(yōu)化的設計。ParaMatters并不滿足于此,他們還在進一步開發(fā)軟件使得軟件將具有考慮振動環(huán)境和設置變形約束功能。(此項更新預計將于2019年2月推出。)
面向制造業(yè)需求 目前,將CogniCAD與其他拓撲優(yōu)化設計平臺區(qū)分開來的另一個關鍵因素是,用戶現(xiàn)在能夠將其模型不僅導出為用于3D打印的STL文件,還可以導出為STEP文件,以便輕松地重新上載到CAD設計程序中。用戶導入STEP,最后他們可以返回STEP,這在航空航天或其他認證應用中很重要,因為模型應記錄在CAD中,而不僅僅是以STL的格式。ParaMatters付出了大量努力,允許用戶將他們的模型轉換為STEP。CogniCAD的一個顯著功能是特征尺寸控制,可確保使用該軟件生成的設計始終可根據(jù)優(yōu)化的構件尺寸和殼厚進行制造。并且這些設計是根據(jù)3D打印的工藝特點而生成的,在通過CogniCAD平臺產(chǎn)生的所有設計中,所有這些設計都是可制造的。
除此之外,Paramatters解決了CogniCAD的介觀結構優(yōu)化功能,CogniCAD能夠生成針對相關部件量身訂制的內部幾何形狀,以滿足應力的要求。
對于粉末平臺金屬3D打印,一個普遍關心的問題是如何從3D打印部件上除去粉末。現(xiàn)在的普遍解決方案是設計幾個粉末出口,在部件上打幾個洞。所以在設計過程中需要讓腔體之間盡量相互連接,因此通過添加幾個孔,可以將粉末排出。
CogniCAD還提供多材料3D打印建模支持,多材料金屬3D打印就是其中的一個例子,簡而言之,該軟件使用戶能夠將不同的金屬分配給組件的各個部分,以優(yōu)化強度,同時降低材料成本。例如,一部分可以由強度高的鈦制成,而另一部分可以由強度較低的鋁制成。在CogniCAD平臺中,多材料設計可以在3D建模過程中實現(xiàn)可視化。
根據(jù)魔猴網(wǎng)的了解,CogniCAD目前已經(jīng)有四五個大用戶 – 包括福特和大眾,也有GE Power和其他公司?,F(xiàn)在CogniCAD已經(jīng)向公眾開放,已經(jīng)有大量用戶注冊了。
關于商業(yè)模式,CogniCAD是基于云的應用程序,用戶需要在線支付軟件服務的租賃費用。對于使用私有云的公司,Paramatters可以在其私有云上安裝該軟件。
Review就在2018年12月,PTC宣布收購拓撲優(yōu)化設計軟件公司Frustum Inc.,通過Frustum的Generate拓撲優(yōu)化軟件,對部件的材料分布進行了優(yōu)化,最終在實現(xiàn)零部件功能的前提下保留盡可能少的材料。除此之外,通過光滑和混合表面的處理降低應力。由Frustum 軟件生成具有適合3D打印的幾何形狀的模型。Frustum的拓撲優(yōu)化設計技術是對PTC Creo產(chǎn)品組合的變革性補充。
ParaMatters 的拓撲優(yōu)化設計平臺CogniCAD與Frustum的Generate拓撲優(yōu)化軟件平臺的特點十分相似:根據(jù)部件性能要求的材料優(yōu)化分布設計、針對3D打印而設計、基于云的軟件平臺。
與CogniCAD相似的是,Generate平臺是為制造業(yè)的設計所服務的,平臺所產(chǎn)生的無縫設計特點使的產(chǎn)品輕松得到最好的剛性,并且在不同載荷下分配材料。光滑和混合的表面,減少重量,并盡量減少應力集中,從而使設計優(yōu)化完成后就適應3D打印,而不需要手動重新設計。
當然,市場上通常把拓撲優(yōu)化(Topology Optimization)與創(chuàng)成式設計(Generative Design)大量場合二者都是混為一談的,但細究起來創(chuàng)成式設計(Generative Design)是根據(jù)一些起始參數(shù)通過迭代并調整來找到一個(優(yōu)化)模型。拓撲優(yōu)化(Topology Optimization)是對給定的模型進行分析,常見的是根據(jù)邊界條件進行有限元分析,然后對模型變形或刪減來進行優(yōu)化。
創(chuàng)成式設計(Generative Design)是一個人機交互、自我創(chuàng)新的過程。根據(jù)輸入者的設計意圖,通過”創(chuàng)成式”系統(tǒng),生成潛在的可行性設計方案的幾何模型,然后進行綜合對比,篩選出設計方案推送給設計者進行最后的決策。
通俗理解創(chuàng)成式設計是一種通過設計軟件中的算法自動生成藝術品、建筑模型、產(chǎn)品模型的設計方法。創(chuàng)成式設計是一種參數(shù)化建模方式,在設計的過程中,當設計師輸入產(chǎn)品參數(shù)之后,算法將自動進行調整判斷,直到得到最優(yōu)化的設計。目前比較著名的創(chuàng)成式設計軟件包括歐特克的Within,歐特克的Dreamcatcher,西門子的Solid Edge ST10等。
目前ParaMatters和Frustum所提供的更多的是拓撲優(yōu)化設計技術而并非創(chuàng)成式設計技術。
文章來源:(3D科學谷) 轉載免責聲明: 本網(wǎng)站轉載的文章,其版權均歸原作者所有,如其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)下載使用,請在轉載有關文章時務必尊重該文章的著作權,保留本網(wǎng)注明的“本文來源”,并自負版權等法律責任