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01 增材导入 增材制造的一般流程包括: 面向增材的设计:包括CAD模型的创建、对模型进行优化、晶格和轻量化设计等; 打印前优化设置:包括STL格式模型的修复,支撑的创建、打印方向的确定与优化; 增材过程仿真:包括应力、变形分析,变形补偿; 材料分析:材料特性的数据、晶体形态预测、熔池和孔隙预测等; 数据采集和管理:增材数据的掌握与追溯、合并与分享增材数据; 结构验证:设计验证、结构与热分析、文件管理。

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01
增材导入
增材制造的一般流程包括:
  1. 面向增材的设计:包括CAD模型的创建、对模型进行优化、晶格和轻量化设计等;
  2. 打印前优化设置:包括STL格式模型的修复,支撑的创建、打印方向的确定与优化;
  3. 增材过程仿真:包括应力、变形分析,变形补偿;
  4. 材料分析:材料特性的数据、晶体形态预测、熔池和孔隙预测等;
  5. 数据采集和管理:增材数据的掌握与追溯、合并与分享增材数据;
  6. 结构验证:设计验证、结构与热分析、文件管理。
如下图所示:

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02
Additive prep简介
Ansys Additive Prep是SpaceClaim Direct Modeler中的内置工具。帮助用户研究不同的零件放置方向,分析其对构建时间、变形和所需支持量的影响。
 
它还可以创建支撑结构。Additive Prep中的工具可以创建具有完全控制细节的高级支撑几何图形。如下图所示:
 
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Additive Prep的打开方式可以从workbench的geometry中进入SpaceClaim编辑,也可直接进入SpaceClaim模块。
 
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若首次使用,需要在SpaceClaim option中勾选additive prep复选框,并点击保存。如图所示: 
 
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设置完成之后,在工具栏中,出现additive栏,additive prep的相关功能可以在这里开展。
03
操作流程案例如下
导入模型
若不太熟悉界面,可以直接从spaceclaim进入,显示为中文。注意:模型必须转化为实体(即solid),以便后续工作的开展。
 
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此外,部件对象必须位于结构树的顶部才能使用,为此需要将part对象拖放到树的顶部。
 
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创建打印工作平台
点击create,程序自动创建打印相关设置,包括自动生成基板(baseplate)、机器设置工作空间等三个下属模块,如图所示。
 
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添加零件
点击add part可以添加零件,例如可以添加其他结构或者添加支撑结构。并可以通过移动等设置,将添加的零件放置在合适的位置,如图所示。
 
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设置打印参数
定义基板尺寸和打印机的高度 。
 
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可以点击manage machine按钮进入编辑界面,对相关打印参数进行设置 。
 
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打印摆放位置的选择
方位图可以帮助在基板上找到更好的零件摆放方位。共有三个约束条件:建造时间支撑体积量变形趋势。评判标准归结为“越绿越好”如下图所示: 
 
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  • 可以通过移动Z offset位置设置零件的打印摆放高度;
  • 通过移动光圈快速进行零件的摆放,选择自己最关注的方面,设置更优的摆放位置。如下图所示 :
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创建支撑区域
支撑创建是一个2步的过程。它首先要求识别需要支撑的部件的区域。它们被称为支撑区域然后,可以在这些区域中创建支撑。
  • Additive Prep自动检测支撑区域。它们可以是线也可以是面;
  • 悬垂角需要在这里再次指定。它可以不同于在方向图中用于支撑体计算的那个值;
  • 用于表面检测的最小尺寸。所有尺寸小于此处指定的曲面都不会被考虑生成支撑。
 
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支撑设置定义之后,单击Create Regions使它们出现在树中,它们会显示在有面部分上,我们可以单独对某个支撑进行删除或者重命名操作。
 
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支撑区域可以手动创建:‐单击手动区域图标。‐选择一个或多个面,使用Ctrl键,然后点击绿色的复选标记‐创建一个手动支撑区域‐您可以向选定的支撑区域添加或删除facet。
 
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创建支撑
一旦确定了必要的支撑区域,则需要为每个区域创建支撑
 
从树中选择Support_regions组件并创建支撑,对于所有预定义的支撑(自定义支撑除外),可以通过选项卡调整支撑的几何形状。
 
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可以通过对话框调节相应支撑的相关参数,鼠标移动到相关参数上时,对话框底部会自动弹出图形解释。
 
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  • 块状支撑:由规则排列的矩形或正方形组成的网格状支撑。
  • 线支撑:薄壁沿边缘中心被支撑。它仅适用于线路支持区域。
  • 细胞支撑:立方体模式,细胞的大小在从底板到部件的指定间隔内减小。
  • 杆支撑:沿被支撑区域以不同方式分布的杆状支撑。
  • 树形支撑:下部代表树干,上部代表树枝。树状支架不像其他类型的支架使用那么多的粉末,对于支撑洞的内部特别有用。
  • 轮廓支撑:支撑墙仅围绕轮廓的支撑区域。
  • 自定义支撑:您可以通过此功能创建自己的支持。使用设计工具创建您自己的几何图形。
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使用通用参数结合支撑参数,可以设计大量的支持形状。需要考虑以下几个方面的支撑打印过程:降低材料消耗减少能源消耗减少打印时间减少零件印刷后拆卸支架时的人工后处理
构建文件生成
一旦确定零件的摆放位置,创建支撑后,就可以生成构建文件。构建文件包含打印零件所需的机器指令的所有细节:切片、打印矢量、扫描模式 。
 
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构建策略类似于扫描模式的模板。可以使用现有的构建策略并修改一些参数。还可以创建自己的构建策略。Additive prep 提供一些成的模板如下:
 
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可以加载现有的Build策略并更改一些参数,然后保存新策略以供将来重用。
 
构建过程参数
  • 缩放:在底板上缩放零件。它是用来补偿几何图形的收缩或膨胀;
  • 分层:在建造过程之前,定义部件如何在水平层上划分;
  • 体积:定义如何打印零件的内部;
  • 上层重熔:如果没有添加粉末层,定义如何考虑上层面(上面没有层)的区域;
  • 上层重熔:如果添加了额外的粉末层,定义如何考虑上层面(上面没有层)的区域;
  • 下层:定义如何考虑下皮方面的区域(下面没有图层);
  • 支撑:定义如何打印支撑;
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扫描:定义向量的处理顺序
 
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构建文件查看
生成构建文件后,可以查看构建中的各个片段。在流程的这个阶段,构建文件是一个内部文件。它需要导出才能用于打印。在导出文件之前,可以动态观察2D形式的模型打印状态。
 
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成本预测及导出
成本预测这项功能目前仅对SLM机器可用,生成Build文件,估计总成本构建的部分。基于所选机器的材料和构建策略。一旦生成了构建文件,就可以导出了。
 
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后续流程
1)与additive print协同流程如下:
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2)与workbench additive协同流程如下:
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流程总结
将优化后的零件通过additive prep进行合理的位置摆放,调整三个权重因素的权重比。可以获得更好的打印效果。

 
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需要注意的是,导出后使用additive可直接全部导出;若是后续用于workbench additive分析建议取消支撑的勾选。
 
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作者: suifengmianlai

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