什麼是為了製造的模擬驅動設計？

 

隨著模擬技術越來越擅長對真實世界的產品行為進行建模，公司越來越多地接受模擬驅動設計、優化和虛擬測試的好處。 為了增加創新、降低成本並簡化設計和生產計劃，在整個產品開發週期中實施模擬實踐已被證明是保持競爭優勢的關鍵。

然而，產品設計和模擬中一個經常被忽視的方面是零件的可製造性。 電腦螢幕上的設計可能與最終製造的產品不完全匹配，甚至在零件細節無法透過所選製造方法執行的情况下也是可能的。 在產品開發過程的後期階段，虛擬原型和物理原型之間的差異最終可能成為主要負擔。 例如，根據 Tech-Clarity 進行的一項調查，平均而言，在模具試驗期間糾正缺陷會使模具的總成本額外增加 26%。 製造工藝、使用的材料和機器公差的選擇會極大地影響什麼樣的設計可以高效生產，以及該零件與虛擬零件相比的效能。

反覆試驗的方法會使預測製造問題和知道如何最好地糾正這些問題變得困難。 這通常會導致工程團隊投入時間和資源來修改設計和物理重新測試新原型，因此，零件面臨過度設計的風險，增加成本並對性能產生負面影響。

相比之下，模擬驅動的製造設計 (SDfM) 方法將可製造性理解直接交付給產品設計師。 設計缺陷可以及早發現和糾正，使用戶可以自信地按照自己選擇的製造方法進行設計。 第一次為生產而設計有助於將產品更快地推向市場，並能夠探索更具成本效益的增材製造、鑄造、成型、金屬成型等工作流程。

 

 

透過模擬解決設計挑戰

在設計產品時，製造商通常會遇到成本、開發和生產速度以及保持規模質量等方面的挑戰。 用戶不希望在 CAD 工具和模擬模型之間來回移動，而是希望在不需要成為 CAE 專家的情况下進行快速評估。

Altair Inspire™ 非常適合前期設計和模擬，使團隊能夠合作、快速評估和修改設計，並迅速收斂到最佳路徑。

上述四個類別中的每一個——設計、物理、構思和優化以及可製造性——都在設計的成功中發揮著重要作用。 Inspire 系列產品在一個統一的使用者介面中為用戶提供了所有這些工具。

 

每一步的求解能力

Inspire 用戶永遠不必為了速度而犧牲準確性，因為可靠的 Altair 求解器為平台內的所有工具提供動力。 例如，可以使用集成到 Inspire 中的 Altair SimSolid™ 運行結構分析。 多體動力學分析和拓撲優化也是如此。 Altair 的動態運動模擬和結構分析求解器也與 Inspire 集成，使幾何創建、結構優化和機構評估成為一個無縫過程。

 

 

將設計與製造結合

Altair 為各種經驗水平的製造商提供了一套獨特的模擬工具，用於評估產品可行性，通過 SDfM 優化製造流程，並為許多傳統、減材和增材製造流程運行虛擬試驗。 用戶可以利用模擬軟體的簡單性和經濟性在製造過程的早期驗證設計，並使用具有特定製造約束的優化技術來設計更好、更高效的產品。

使用 Altair Inspire™ 生成設計、模擬和分析結果

 

增材製造

讓我們以 3D 列印為例。 Altair 增材製造 (AM) 軟體不僅可以創建獨特的原型，還可以提供強大的模擬工具鏈來支持生產設計。 Altair Inspire Print3D 可以通過減少材料使用、列印時間和後處理來降低產品開發和 AM 成本。 它還為選擇性雷射熔化 (SLM) 零件的設計和工藝模擬提供了快速準確的工具集。

利用 Altair HyperWorks™，SOGECLAIR Aerospace 透過使用拓撲優化簡化了大型發動機掛架結構的設計，以減輕組件的重量。

 

成型

借助 Altair Inspire Mold 的五步工作流程，可以輕鬆執行高級注塑成型。 成型設計的虛擬測試、驗證、校正和優化都是軟體中的功能，它們為評估注塑成型零件的可製造性提供了見解。 產品設計師和工程師可以早在製造模具之前就儘早糾正常見的製造缺陷，例如翹曲、凹陷和短射。

注塑成型概述

“我們使用 Altair 軟體解決方案 OptiStruct 進行拓撲優化。使用該解決方案，我們能夠製造重量僅為原始零件25%的注塑模具。這意味著我們在每個工具上節省了75%的重量。”—— Phoenix Contact 公司部門負責人兼 Protiq GmbH 董事總經理，Ralf Gärtner。

 

金屬成型

Altair Inspire Form 為增強鈑金成型、產品可行性、詳細工藝分析和虛擬試用提供了一個完全集成的解決方案。 作為一個完整的沖壓模擬環境，產品和工藝工程師可以利用該軟體的高度可擴展增量求解器來準確分析材料流動、裂痕、褶皺、鬆動金屬和回彈。 該求解器支援多階段成型和修整，並能夠在現代且直觀的使用者介面中生產高品質的零件。

Altair Inspire Form 虛擬沖壓試驗

 

鑄造

Altair Inspire Cast 快速、準確且經濟實惠，是唯一適合初學者和專家（從產品設計師到鑄造工程師）的工具。 引導式工藝模板提供了五個簡單的步驟來模擬重力模具、重力砂、熔模、高壓、低壓壓鑄和傾斜澆注。

Altair Inspire Cast 概述

“我們在使用 Altair Inspire Cast 時節省了大量時間和成本：實際試驗為 5,000-10,000 歐元和 3 週，而 Altair Inspire Cast 模擬需要 500-600 歐元和 1 天。” – U-Shin 的 CAE 經理和高級專家，Ahmed EL ABIDI。

 

擠壓

Altair Inspire Extrude 是一個易於使用的金屬和聚合物擠壓模擬平台。 使用 Inspire Extrude Metal，CAD 可以在工具內快速去除特徵和修改，確保潛在的輪廓變形、偏斜損壞、後端污染、充電焊接缺陷、不良縫焊、不良晶粒尺寸、過熱輪廓質量和不良表面品質問題在開發早期得到糾正。 借助 Inspire Extrude Polymer，用戶可以加深對任何特定金屬合金的輪廓特徵和工藝變量如何相互作用的理解。 了解有關如何實施“擠壓金屬”工作流程的更多資訊，透過金屬擠壓模擬的典型工作流程進行示範。

Altair Inspire 擠壓聚合物概述

 

聚氨酯發泡

借助 Altair Inspire PolyFoam，製造商可以及早有效地模擬聚氨酯成型和發泡工藝，從而提高產品品質和週期時間，並降低報廢和模具返工成本。 該軟體能夠將多種泡沫同時注入同一個模具，並允許快速準確地模擬不同的泡沫成分。Inspire PolyFoam 提供了一個易於使用的五步工作流程，確保了泡沫產品設計能夠快速有效地進行驗證。

Altair Inspire PolyFoam 概述

 

Altair 製造業
在開發新產品時，製造商希望確保他們的開發過程盡可能高效。 使用 SDfM 方法，產品設計人員可以對他們選擇的製造方法充滿信心，因為可以在必須進行任何物理原型製作之前更早地檢測並糾正設計缺陷。 儘早實施模擬使工程師能夠從生產的最早階段開始創建創新的、可製造的產品。 Altair Inspire™ 產品涵蓋製造的所有方面，從鑄造和 PU 發泡，到擠壓和金屬成型，允許對所有製造流程進行快速、生成式設計。

 

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