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DfAM专栏 | nTopology—面向增材制造的高效设计平台

DfAM专栏 | nTopology—面向增材制造的高效设计平台

2021-09-14 11:51

做过增材设计的朋友们一定经历过这些痛苦:

  • 点阵结构数据量太大,你想转个角度看看,软件卡的像是在播放PPT。
  • 想赶紧把辛辛苦苦建好的点阵模型赶紧保存起来,好巧不巧就死机了,半天的工作付之东流。
  • 每一个零件都需要从头开始设计,尽管每次都是用同样方法做同样的操作,生生把自己干成一个工具人。
  • 手动给每一个细节特征(比如点阵单胞)都导上圆角,直到软件和你都累到吐血。
  • 三周期极小曲面(TPMS)方程怎么写?在CAD软件里面画TPMS需要什么特殊才艺?

自从有了增材设计神器nTopology,这些问题统统so easy。

什么是nTopology?

nTopology是一款面向增材制造的高效设计平台,平台预置了大量增材制造常用的设计工具包,工程师通过调用若干个预置工具包、或自主开发定制的工具包,建立一个工作流,实现复杂几何结构的参数化设计。nTopology集合了的强大几何建模和仿真分析功能,并充分考虑增材制造的工艺特点,能够帮助工程师快速掌握面向增材制造的设计方法,充分发挥增材制造带来的广阔自由度,同时可重复使用的工作流使得设计流程自动化,大大提高设计效率。

增材设计的全能选手

nTopology设计平台集成了增材制造结构设计、结构仿真、打印切片等涉及全流程的全套功能,包括基本模块、增材制造模块、蜂窝/多孔材料模块、有限元分析模块、轻量化模块、拓扑优化模块。nTopology采用隐式建模技术,是一种基于数学函数或隐式模型的驱动式设计技术,使nTopology的设计流程具有无与伦比的速度和可靠性。nTopology兼具CAD、CAE和CAM功能,可快速实现创成式设计、轻量化、拓扑优化等创新设计,输出可用于增材制造的产品解决方案。

  • 基本模块:包括数据导入导出、隐式模型转换/创建/特征操作、布尔运算、驱动设计的场(Field)创建、点阵晶格设计等;
  • 增材制造模块:设置打印平台、添加支撑、切片,以及抽壳、晶格填充轻量化设计;
  • 蜂窝/多孔材料模块:变尺寸、变厚度的晶格填充,复杂表面纹理设计,快速生成蜂窝/多孔材料;
  • 有限元分析模块:线性静力、模态、屈曲、稳态热分析、点阵结构均质化材料分析,并支持有限元模型/网格的输出;
  • 轻量化模块:晶格填充、表面加强筋设计、变厚度的抽壳设计等;
  • 拓扑优化模块:考虑增材悬垂角等制造约束,自动几何光顺、重构,基于拓扑优化的材料密度分布自动进行变厚度的点阵晶格设计

三大技术优势

相比于其他大多数设计软件,基于隐式建模技术的nTopology设计平台具有三大技术优势:
1.稳定可靠的隐式建模引擎:nTopology设计平台基于隐式建模技术(一种使用数学函数来表征几何结构外形及内部特征的方法),使得设计流程具有无与伦比的速度和可靠性。

  • 复杂几何结构的设计不再是挑战:可基于内置的工具包快速生成复杂晶格和周期性结构、可控导圆角的布尔运算、变厚度抽壳、复杂的穿孔图案、特殊的表面纹理等;
  • 无与伦比的设计速度:复杂晶格结构生成速度是其他软件的10倍以上,且占用内存小,可实现快速共享和协作;
  • 极好的鲁棒性:基于隐式建模技术,使得nTopology平台中的几何操作永远不会失败,抽壳、布尔运算、偏置、导圆角等均可实现,非常适合解决面向增材制造的复杂结构问题;
  • 良好的工程数据兼容性:其他软件的数据格式均可导入ntop平台, 转换为隐式模型,并用于生成新的几何图形;同时也支持数据导出至其他的CAD、CAM、CAE或PLM系统中。

2.驱动式设计:驱动式设计提供了一种指定设计特征的参考控制方法,可快速实现基于数学公式、函数、实验数据、有限元分析结果或其他数据的结构参数驱动式设计,生成创新设计解决方案。

  • 预先验证的设计结果:不同于其他的拓扑优化概念设计需要进行结构性能验证,nTopology设计平台的驱动式设计结果,直接来自于基本的工程原理,且可以用预先验证的实验数据进行校准;
  • 用于多物理场的优化问题:基于数学函数的驱动式设计,无论几何结构形状、压力、温度、流量等函数或公式均可作为驱动参数,因此可以实现其他软件无法实现的多目标、多物理场同时优化的复杂问题;
  • 利用现有的工程知识:驱动式设计不仅可以基于有限元分析结果,还可基于实验数据、制造常识和其他的工程经验、工程模型等,具有独特的优势。

3.可重复使用的工作流:nTopology设计平台的工作流可自定义、可自动化、可重复使用、可共享,大大提高流程效率,同时可帮助工程师获取工程知识。


  • 工作流完全可自定义:nTopology设计平台配备了一套内置的工具包,可以解决大多数工程问题,同时支持自定义工具包,这些用户定义的工作流可以重新打包为自定义工作流,并在其他工作流中重复使用;
  • 工作流可重复使用:通常每个工作流都有特定的输入和输出,当使用相同的方式重新执行输入时,nTopology工作流将总是产生相同的确定性输出;输入参数改变时,可以再次利用已经定义好的工作流,生成新的解决方案。

nTopology的应用价值

nTopology作为一款面向增材制造的高效设计平台,为客户大大提升设计效率,缩短产品开发的迭代周期,提高产品的性能,解决增材制造全流程的设计需求。

1、自由拖拽模块化的工具开展设计,快速方便搭建设计流程;

2、自定义工作流设计,避免重复搭建设计流程,大大提升设计效率;

3、大量可选晶格及纹理库,快速迭代,实现产品晶格填充及表面纹理设计;

4、快速搭建基于函数、实验数据和仿真分析结果驱动的设计,实现目标驱动的设计;

5、含模型设计、轻量化设计、仿真分析、拓扑优化、打印支撑设计及模型切片等功能模块,可满足面向增材制造的复杂产品打印前准备。

源文摘自:安世亚太

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