考慮加速度情況下的受力，CogniCAD拓撲優化CAD設計平臺更進一步
魔猴君 行業資訊 2165天前
ParaMatters 拓撲優化設計平臺CogniCAD以優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。
考慮動態環境下的受力
如今CogniCAD軟件平臺又得到了進一步的發展，最近CogniCAD發布了一系列創新和前沿的更新，所有這些都是針對3D打印的拓撲優化設計方法。CogniCAD現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以生成優化的拓撲結構。根據魔猴網的了解，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，在某些情況下，體積分數的變化對實現目標沒有幫助，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化的設計。ParaMatters并不滿足于此，他們還在進一步開發軟件使得軟件將具有考慮振動環境和設置變形約束功能。（此項更新預計將于2019年2月推出。）
面向制造業需求 目前，將CogniCAD與其他拓撲優化設計平臺區分開來的另一個關鍵因素是，用戶現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優化的構件尺寸和殼厚進行制造。并且這些設計是根據3D打印的工藝特點而生成的，在通過CogniCAD平臺產生的所有設計中，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建模過程中實現可視化。
根據魔猴網的了解，CogniCAD目前已經有四五個大用戶 – 包括福特和大眾，也有GE Power和其他公司。現在CogniCAD已經向公眾開放，已經有大量用戶注冊了。
關于商業模式，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宣布收購拓撲優化設計軟件公司Frustum Inc.，通過Frustum的Generate拓撲優化軟件，對部件的材料分布進行了優化，最終在實現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的拓撲優化設計技術是對PTC Creo產品組合的變革性補充。
ParaMatters 的拓撲優化設計平臺CogniCAD與Frustum的Generate拓撲優化軟件平臺的特點十分相似：根據部件性能要求的材料優化分布設計、針對3D打印而設計、基于云的軟件平臺。
與CogniCAD相似的是，Generate平臺是為制造業的設計所服務的，平臺所產生的無縫設計特點使的產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化（Topology Optimization）與創成式設計（Generative Design）大量場合二者都是混為一談的，但細究起來創成式設計（Generative Design）是根據一些起始參數通過迭代并調整來找到一個（優化）模型。拓撲優化（Topology Optimization）是對給定的模型進行分析，常見的是根據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化。
創成式設計（Generative Design）是一個人機交互、自我創新的過程。根據輸入者的設計意圖，通過”創成式”系統，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、產品模型的設計方法。創成式設計是一種參數化建模方式，在設計的過程中，當設計師輸入產品參數之后，算法將自動進行調整判斷，直到得到最優化的設計。目前比較著名的創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化設計技術而并非創成式設計技術。
來源：中國3D打印網
文章來源：（3D科學谷） 轉載免責聲明： 本網站轉載的文章，其版權均歸原作者所有，如其他媒體、網站或個人從本網下載使用，請在轉載有關文章時務必尊重該文章的著作權，保留本網注明的“本文來源”，并自負版權等法律責任
