面向增材制造的产品研发解决方案

1、面向增材制造的产品研发解决方案 增材制造正在推动创新并帮助克服当今的障碍制造变革从原型应用/试验应用往主流工业化生产方面转移产品变革从传统设计往面向增材制造的创新设计方面转移重塑产品减重，减材扫描到产品更具有个性化扩展产品性能设计更自由加速创新性能更优化重构业务个性化，客制化零库存 按需打印随处设计、随处打印增强竞争力现状重组制造消除开模（塑料模/压铸模/工装）消除装配过程或简化装配过程减少供应链实现单件或小批生产增材制造开启产品创新的新思路燃烧器喷嘴传统设计 思路增材制造 设计思路零件数量45-5019增材制造 零件数量01焊缝数量4324前段长度1.4m1.4m后段长度2.0m0.3m总长

2、度3.4m1.7m“传统设计思维”转换为“增材制造设计思维”液压壳体重量减少80%压力损失减少50%西门子提供集成的端到端单一系统， 实现增材制造的工业化应用11101010000101000110101010001010101010101001010101010101010100101010101010101010101010101010101010101010010101010110101101010111001 00100001101010101000000110010010101010101010101010110101010101010100001010110101010101010

3、001001000011001010100101000110101010001101 010000110101010100000011001001010000110101010100000011001001010101010101010101011010101010101010000101011010101010101000100100001100101010010100011010101000110 0101110010000110101010100000011000001101010101000000110010100001101010101000000110010010101010101

4、01010101011010101010101010000101011010101010101000100100001100101010010100011010101000110 01000011010101010000001100101打印准备最终零件精加工切片查看数据管理和车间连接Teamcenter西门子生产软件和MES系统SIMATIC IT & Camstar合作伙伴/院校生态系统通过数字主线实现互通，通过数字双胞胎驱动整个过程性能需求设计空间设计修改设计优化设计验证NX 和 Simcenter面向增材制造的产品研发重塑产品基于拓扑优化的创成式设计收敛建模技术及应用晶格结构设计设计规

5、则确保增材制造可行性仿真分析预测产品性能什么是创成式设计创成式设计（Generative Design）是基于一组规则或算法来自动构 建模型的一种创新的产品设计方法。该方法很好地实现了人机交互 和自我创新。根据输入者的设计意图（例如设计目标，边界条件等），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传统设计创成式设计减少了重量更少的材料 同样的强度 更少的工艺NX支持创成式设计面向设计人员的拓扑优化产品设计人员使用的工具直接在CAD几何上进行操作对使用人员来讲无需进行网格划分针对线性静态载荷进行优化输出结果是具有最佳结构的光

6、顺CAD新几何面向分析人员的拓扑优化分析专家使用的工具在有限元模型上工作可针对静态载荷、模态频率、动态载荷、屈曲荷载等进行优化输出结果是具有最佳结构的光顺有限元新模型 验证设计也输出具有最佳结构的光顺CAD新几何收敛建模技术的应用支持创成式设计的作业流程基于拓扑优化的创成式设计价值:减轻产品重量，减少材料消耗强度的最大化生成适合于3D打印的复杂形状关键功能：集成的拓扑优化，消除了数据转换融入面向3D打印的设计规则收敛建模 强大的CAD工具，同时处理小面片几何和精确几何连接从概念到打印的全过程拓扑优化后的设计原始设计内置于NX中面向设计人员的拓扑优化采用不同于传统拓扑优化解决方案的工作流程作用于

7、装配环境中的NX CAD工作零件上使用人员无需进行网格划分采用产品的功能需求来进行模型定义，例如:空间保持在内/在外等距材料包住圆柱孔为螺钉头、螺母，管钳保留空间的沉头孔制造约束的应用载荷和边界条件求解精度控制优化约束值设置，例如质量目标求解精度控制的等级求解结果的快速获得高度光顺的形状。当需要时，也可具有棱边设计包络拓扑优化几何细化验证创成 式设计NX CAD面向设计人员的拓扑优化工作流程创建包络空间定义载荷和优化准则生成和查看结果形状采用结果或利用收敛建模进 行细化NX CAD拓扑优化过程中的设计约束在优化过程中引导几何形状进行改变的规则设计约束包括平面镜像旋转镜像沿矢量拉伸拔锥空隙填充材

8、料传播悬垂防止自支撑NX CAD拓扑优化中面向增材制造的设计约束NX CAD面向设计人员的拓扑优化在给定的设计空间中进行拓扑优化的新方法内置于NX CAD，无需深厚的CAE专家知识注重于产品设计的功能需求快速地获得优化结果高度光顺的形状结果可用于进一步的细化或直 接用于3D打印准备创建包络空间定义载荷和优化准则生成和查看结果形状采用结果或利用收敛建模进 行细化面向分析人员的拓扑优化全局层级的目标和约束同一拓布优化中的多个求解方案装配中的零件的优化利用HEEDS的创成式设计多目标设计探究400Design iterations in 8 hours利用参数驱动CAD几何或网格变形 来进行设计优化

9、在考虑竞争目标的情况下快速获取 优化设计具有高级自动化的多学科优化 集成求解器的大规模生态系统在PLM环境中可实现配置的存储、 管理和重用实现产品研发的变革新产品的优化设计拓扑优化的收益:减轻重量28%更少的材料等同的强度更少的制造步骤传统的设计优化的设计更快速的反馈，更好的设计拓扑优化结果的应用拓扑优化不是最后的步骤，对很多零件来讲，这仅仅是开始。 拓扑优化的结果有很多应用的机会：直接输送给增材制造机床用于打印直接用于铸造、开模或多轴加工基于收敛模型用于进一步的产品设计或仿真收敛模型是在NX11引入的一种新的数据格式单一数据格式既适用于NURBS，也适用于小面片几何。 已有的建模功能将作用于

10、同一CAD实体上的这两种几何用作参考，基于传统CAD工具重新进行建模在收敛小面片模型上打孔面向增材制造的产品研发重塑产品基于拓扑优化的创成式设计 收敛建模技术及应用晶格结构设计设计规则确保增材制造可行性仿真分析预测产品性能收敛建模技术Facet小面建模线框、曲面建模CSG实体几何建模逆向工程&扫描数据可视化/DMU收敛建模功能将facet小面与其它任何几何对象 一道进行产品设计直接使用扫描数据和多边形数据，而 无需转换不需要进行逆向工程处理基于历史的特征建模可直接应用 于facet小面布尔操作拉伸、偏置等多种特征操作客户价值加速了从产品概念到生产的工作 流程增强了小面数据的应用类似Paraso

11、lid的解决 方案将实体、曲面整合 到单一系统中Convergent收敛建模2016单一模型中混合小 面、实体、曲面数据NX收敛建模与NX11一道发布可直接与小面模型，曲面和实体一起工 作可无限制地灵活设计创新产品 无需进行逆向工程或转换操作输出是小面模型在小面模型上实现基于历史的建模操 作收敛建模技术实现无需转换的设计扫描多边形建模拓扑优化过程毛坯运动空间CAE 网格增材/减材制造装配设计文档无需转换的设计收敛建模技术工装有限元分析比传统方法快10倍NX11收敛建模的功能导入 / 导出清理转换操作创建标准交互逆向工程导入为收敛体在导入时转换小面体布尔操作 (U, S, I)拉伸/旋转选取快速

12、造面导入为facet模型在转换时从实体生成小面体抽取/WAVE偏置曲面高亮拟合曲线导入为JT清理命令Make closed sheet a solid阵列/镜像加厚变换拟合曲面导出为STL缩放投射曲线对准整修面导出为JT裁减/分割实体相交曲线着色显示剪断、抽样细化、细分、光顺、填充孔分割片体截面曲线真实渲染合并 不相连、重叠、接触延伸片体高级拟合高级渲染显示分析 拔模、偏差、体素检测、小平面体曲率分析分割面光线跟踪偏置面Cut/Copy/Paste抽壳信息查询打孔测量线框显示Page 23NX12收敛建模技术应用增强网格模型准备，用于开模和3D打印新的建模/设计，应用于网格模型数据轻量结构设计

13、Page 24端到端的工作流程支持网格模型准备，用于开模和3D打印功能专门的网格编辑任务环境网格数据质量分析和清理网格选取和交互增强新的网格编辑工具：创建过渡、偏置、局 部偏置、分割和合并网格面客户收益有历史和无历史的网格建模组合提供了业 界最好的设计方法利用你的CAD系统准备和编辑网格模型基于颜色创建面创建圆滑/平的形状局部偏置Page 25Embed or link demo movie (16:9 ratio)Set to play full screenPage 28在网格模型数据上进行建模操作功能持续扩展针对网格数据的基于历史的设计：拉伸 /偏 置, 偏置曲面 /延伸, 曲面上的曲线

14、, 孔, 布尔操作 /区 域选取, 分割体 w/突出类型, 修剪片体, 删除体, 合并, 缝合, 边倒圆, 全局变形, 裁剪和延伸, 点组合最佳 匹配对应客户收益在设计过程中无缝地使用网格数据，而无需长时的 转换/逆向工程步骤网格数据是你的CAD系统中的首类对象孔特征Embed or link demo movie (16:9 ratio)Set to play full screen端到端工作流程支持功能为收敛建模技术的设计创建图纸和PMI视图，剖切，线性和角度尺寸，注释利用Symbolica, Body by Equation功能，通过参数 化、计算的方法得到产品形状客户收益可对网格模型进

15、行完整的文档处理和尺寸注释可在CAD中实现复杂的、通过计算得到的形状，而 不需要进行专门的计算到CAD的集成轻量结构设计功能新的曲面顺从格式类型 结构形状顺从曲面的形状可选项可以删除小的不相连的格子部分或悬空的格 子条。客户收益将格子结构用于复杂的薄壁设计在进行格子结构设计的时候，考虑制造需求收敛建模技术单一系统中融合了小面片建模、曲面建模 和实体建模无需通过逆向工程来处理小面片数据，消 除了高成本的、容易出错的逆向工程流程可设计高度复杂的产品新形状，充分利用 增材制造和传统制造的技术优势能将拓扑优化等新设计方法无缝地融入到产品设计流程面向增材制造的产品研发重塑产品基于拓扑优化的创成式设计收敛

16、建模技术及应用晶格结构设计设计规则确保增材制造可行性仿真分析预测产品性能晶格结构设计轻量化组件和结果的完整描述集成的晶格结构设计以小面模型表述复杂几何结构NX晶格结构设计晶格结构应用收益应用更少的材料，优化重量等强度 + 减小应力液体和气体可穿透的结构Unit Cell (规则的)Conformal（随型的）Stochastic(随机的)NX晶格结构设计工作过程 如同1 2 3一样简单选取晶格单元类型选取需要填充的空间l应用面向增材制造的产品研发重塑产品基于拓扑优化的创成式设计收敛建模技术及应用晶格结构设计设计规则确保增材制造可行性仿真分析预测产品性能面向增材制造的设计设计规则检查确保零件的可制造性在零件被设计时就查看可能在制造过 程中的不足之处，从而避免昂贵的重新 设计面向增材制造的设计设计规则为最小厚度设定阈值壁厚确保零件符合3D打印机的有 效范围识别需要支撑的区域在一个零件内部识别完全封闭的空洞可打印空间体完全封闭空间体悬垂角度面向增材制造的产品研发重塑产品基于拓扑优化的创成式设计收敛建模技术及应用晶格结构设计设计规则确保增材制造可行性仿真分析预测产品性能面向增材制造的产品研发通过仿真确保最优设计拓扑优化基于增材制造 的设计（收敛建模）基于增材制 造的验证(工艺)基于增材制造 的验