nTopology推出3D建模软件Element 更智能更简便

dy1993   2017-08-02 09:58:52

3D打印技术的一大特点对复杂细节的制造能力,晶格结构就是最典型一种复杂结构。不仅仅起到轻量化的作用,还可以使结构获得材料最低填充量的同时满足结构刚性的需求,并且还可以吸收冲击能量以减缓振动或者达到噪声绝缘的目的。

点阵结构的超轻型特点适合用在抗冲击/爆炸系统、或者充当散热介质、声振、微波吸收结构和驱动系统,所以说点阵结构可以是非常有用的。不过包括晶格和蜂窝结构,在传统的CAD软件中通过手工来创造却是非常耗时的。这就诞生了“更智能的CAD系统”:通过电脑的算法来完成复杂产品的建模过程。下面,让我们共同来领略又一家针对创成式设计的软件产品:nTopology。

nTopology是一家创业型公司,是由15名工程师和软件开发人员组成的团队,经过几年的努力,nTopology发布了Element软件。设计师可以通过流行的CAD建模工具创建初始对象,然后,将设计导入到Element中,在这里通过创成式算法来完成更复杂的设计。

Element的功能建模涉及到通过设计算法和设置参数来实现的矢量模型,参数可由用户设置。例如,可以通过沿着网格表面来设置特定函数来创建晶格、肋或细胞结构。

这个过程调用了一种网格的“图形”,通过通过对网格应用网格函数,在网格上的每个节点处生成正方形,就会创建格子网格。

当然这些网格可以具有一定的厚度,通过函数将给定的向量应用于沿图形的每个节点,从而产生具立体感的网格设计。当可变厚度应用于局部的网格的时候,这些网格区域看起来比其他区域更多地像被挤出来一样。

设计工程师除了Element软件中自带的调用元素,也可以通过规则生成器工具创建自己的矢量单元和定义功能。通过规则生成器工具可以绘制横梁和面以创建属于自己的胞元结构。

通过图形工具可以绘制束元素、面或壳,以创建可以沿着图形生成的矢量场,并用于创建独特的拓扑元素。有了这些基本的元素,在将这些创建好的横梁和面应用到每个节点的时候,在整个图形中就产生了螺旋的效果。通过翻转墙壁,就可以扭转螺旋线的方向。

当然,仅仅做出来一些炫酷的三维模型是远远不够的,你还需要确认这些模型的力学性能和其他性能是否满足需要。这部分工作是通过一些有限元分析(FEA)软件来完成的,例如SIMSOLID或Abaqus FEA,不过设计师可以将FEA数据直接导入到Element软件中。

例如通过SIMSOLID发现一种专用排气管Inconel 718材料的压力容器中具有过高的压力,这是由内部空气引起的。通过将FEA数据导入到Element软件中,从而调整管道中对内部压力产生变化的厚度,以补偿部件在现实世界中经受的压力。通过在压力值较高的地方将零件变厚,在压力较低的部位变薄来实现轻量化,并加强零件的力学性能。

为了进一步降低零件的重量,可以应用独特的拓扑结构,例如网状或蜂窝结构。当将网状结构应用到压力容器的设计后,可以将重量减轻50%。这些网状结构并不是均匀分布到压力容器上的,而是根据压力的情况,在压力高的部位分配密集的网格,在压力低的部位分配稀疏的网格。

此外,还可以以多种方式进行优化,包括将网格的形状改为六边形,而不是正方形。此外,这些结构还可以增加散热或具有有高的表面积,以增加降噪的能力。

当然,对于许多可能要在Element中创建的形状,3D打印可能是将设计带入到物理世界的最佳实现形式。不过,Element软件不限于3D打印的建模需要。

为了配合CNC铣削的加工要求,Element将会添置一定的约束包括可以确保肋具有一定的拔模角度用于CNC加工,这需要设计软件的人员对加工制造进行深入的理解和研究。此外,nTopology正在开发基于仿真数据自动确定最优结构的算法。

目前,Element Pro专业版每人每年价格为$ 10,000。 Element Free免费版允许用户生成一些预定的模式并定义这些模式的参数,但是Element Pro添加了许多专业级功能,如规则生成器,随机结构和偏移增厚等。

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