發布日期：2022-10-09 點擊率：119
許多精彩的3D打印產品都與拓撲優化技術密不可分，例如：空客公司制作的世界上第一輛3D打印摩托車Light Rider；ROBOT BIKE CO(RBC)公司設計的可定制3D打印自行車；意大利泰雷茲阿萊尼亞宇航公司（Thales Alenia Space）設計制造的3D打印衛星天線；瑞士蘇黎世RUAG Space公司有史以來最長的工業級3D打印航天部件；英國增材制造廠商雷尼紹（Renishaw）與自行車廠商Empire Cycles合作，設計并制造了世界首輛全3D打印自行車；SOGECLAIR Aerospace采用3D打印制造航空發動機組件。
這些精彩的案例背后，都有一家極具創新精神的公司參與其中——Altair Engineering. Inc。正是Altair 拓撲優化技術的驅動下，產品設計師們才得以充分的發掘出3D打印的潛力，從而創作出這些“顏值” 與“實力” 并存的3D打印產品。
拓撲優化驅動3D打印設計：
案例1 世界首例3D打印摩托車
2016年5月空中客車集團 APWorks GmbH 發布了世界上第一輛3D打印摩托車Light Rider，采用的正是Altair公司的優化軟件OptiStruct進行拓撲優化，得到最佳的材料分布。6月15日，APWorks與Altair達成全面合作伙伴協議，進一步將Altair的優化技術與3D打印更緊密地結合起來，在工業界實現輕量化的創新設計。
圖片來源：APWorks
空中客車集團 APWorks GmbH執行總監 Joachim Zettler先生說:“我們在增材制造方面擁有豐富的專業知識，而Altair公司在仿真驅動設計上的專業能力非常突出，二者的完美組合能夠幫助客戶真正通過增材制造的優勢獲利。在我們的‘Light Rider’項目中，Altair的拓撲優化和增材制造的先進技術讓我們可以把構想中的仿生學摩托車設計變為現實，我們終于在這個項目中實現了革命性輕量化設計！”
案例2 ROBOT BIKE 3D打印定制山地車
圖片來源：Renishaw
ROBOT BIKE COMPANY (RBC) 是一家位于英國的新興公司，由一群航天工程師及山地車愛好者組成。公司創建之初，創始人就認識到碳纖維對接增材制造的巨大潛力，他們要探尋最棒的自行車架。盡管RBC團隊在增材制造技術以及航空產品與系統研發方面有著非常豐富的經驗，但要實現他們的目標仍然需要與多方團隊進行接洽。他們接觸的團隊包括：HiETA技術，在增材制造方面擁有設計和工程解決方案；Renishaw,全球領先的增材制造生產商；以及Altair產品設計團隊，提供拓撲優化技術，保證將增材制造的靈活性優勢全面發揮出來。為了盡可能在設計流程早期找到最佳方案，Altair產品設計團隊使用了solidThinking Inspire。該技術允許團隊快速將現有設計導入到虛擬的環境中，并施加自行車架在使用中需要承受的載荷數據。
在solidThinking Inspire中定義設計空間獲得拓撲優化結果
原始部件與新部件設計對比 新部件渲染效果
RBC創始人Ed Haythornthwalte 先生說道：“Altair產品設計團隊使用solidThinking Inspire可以協助RBC公司進一步降低車架重量，同時確保產品應力低于預設值。這些能讓我們保證產品壽命，并讓客戶對使用的持久性充滿信心。”
由Altair產品設計團隊提供的優化技術，成功地支持了最輕量化的“鈦金屬車架節點”設計。由solidThinking Inspire提供新的材料布局方式，由Evolve重構造型，這種方案極具創造性且造型有機性，為增材制造提供了最優設計，即在滿足性能的情況下，減少重量、減少零件數量、減少制造的復雜性和成本。
案例3 有史以來最長的工業級3D打印航天部件
RUAG Space是歐洲航空航天行業的領先設備供應商，Altair 的產品設計團隊利用其先進的拓撲優化技術幫助瑞士蘇黎世RUAG Space公司設計和優化了有史以來最長的工業級3D打印航天部件之一。RUAG選擇了Altair產品開發部門對其3D打印流程的設計提供支持，因為Altair在開發和利用優化技術方面具有豐富的專業知識。借助優化方法，制造商可確定哪些材料在結構中是必不可少的，而哪些材料在移除后不會對性能造成負面影響，并就此來減輕重量。通過優化過程可確定理想的材料布局，而通過增材制造技術則可構造出更接近這一理想設計的形狀。
天線支架的最終設計天線支架的仿真驅動式設計流程
RUAG Space 首席技術官Michael Pavloff 先生說道：“我們的目標是為未來的Sentinel-1衛星配備由工業級3D打印機制造的天線支架。3D打印技術蘊藏著巨大的商機，目前我們正在開發其在航空航天領域的其他應用。同時，我們將繼續在設計和優化流程中使用 Altair的產品，以確保部件布局適合于3D打印。未來，使用3D打印機制造整個衛星結構將有望成為現實。這意味著，電氣線束、反射器、加熱管等現在只能單獨制造的部件，在未來將能夠直接整合到結構元件中。”
Altair優化技術和增材制造的巧妙結合使輕量化設計上升到一個全新的高度，這種制造流程能夠實現結構高效的部件。由RUAG與Altair共同開發出的最終設計非常接近于優化結果給出的理想設計方案。剛度更高、質量更輕的部件極大程度地幫助減少了發射航天器和衛星的成本。
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