ANSYS Additive Suit ANSYS 積層製造プロセスシミュレーションスイート

1. 積層造形プロセスシミュレーションにより 3D プリントの品質が向上<br /> 積層造形は製造業に革命的な変化をもたらし、その応用範囲はラピッドプロトタイピングから実際の製品製造へと拡大しました。積層造形は、複数部品の融合、分散製造、材料特性の個別制御、廃部品の簡単な修理・交換など、従来のプロセスでは不可能な製造を実現できます。構造形態やプロセス方法の制限を打ち破り、トポロジー最適化や中空構造などの高度な設計技術と完璧に組み合わせることができます。

積層造形印刷の品質と成功率を確保するには、印刷プロセスをシミュレートして、印刷が完了した後の実際の状態を予測する必要があります。金属印刷部品を例にとると、印刷プロセスは金属粉末がレーザーの作用で急速に溶解して冷却するプロセスであるため、印刷プラットフォームで印刷するときには、部品の形状を維持するためのサポート構造が必要です。この物理的プロセスにより、強い残留応力と変形が発生します。サポートが不十分だと印刷精度が低下したり、印刷が失敗したりします。逆に、残留応力が大きすぎると破損する可能性もあります。さらに、印刷された部品が印刷プラットフォームから分離された後、残留応力によって変形が発生し、形状誤差が生じます。従来の解決策は、プラットフォームから出荷する前に熱処理を行って残留応力を除去することですが、これには時間がかかり、労力もかかり、部品の微細構造にも影響を及ぼします。

ANSYS Additive Manufacturing Process Simulation Suite ( ANSYS は北京 Ansys Asia Pacific を通じて中国市場に参入しており、金属 3D 印刷業界の専門家は同社に問い合わせることができます) は、付加製造プロセスをシミュレートし、コンポーネントの最終的な残留応力と変形を予測することで、プロセスパラメータを最適化し、印刷の品質と効率を確保し、非効率的な試行錯誤のプロセスを回避します。

この場合、ANSYS Additive Simulation Suite を使用して部品の変形を判定し、印刷前にプロセス補正を設計しました。初期設計では、印刷後に構造の上部に大きな膨らみが見られました。ANSYS の付加シミュレーションスイートは、初期形状と予測された変形に基づいて、3D プリンター用の変形補正された STL ファイルを作成しました。最終的に印刷された部品は、設計要件を正確に満たしていました。

2. ANSYS Additive Manufacturing Process Simulation Suite の紹介
ANSYS Additive Manufacturing Process Simulation Suite は、構造設計から印刷プロセスまでの完全なソリューションを提供します。これは、マシンメーカーの印刷ベクトルを直接読み取り、印刷された部品の各スキャンベクトルの熱履歴を計算できる唯一の 3D 印刷プロセスシミュレーションソリューションです。したがって、シミュレーション入力を通じて 3D プリンターの固有の熱挙動を理解し、詳細な予測を行うことができる唯一の 3D 印刷プロセスシミュレーションソリューションです。

ANSYS シミュレーションツールを使用すると、トポロジー最適化、部品検証、印刷設定、プロセスシミュレーション、サポート生成、印刷障害防止、微細構造予測など、積層プロセスチェーン全体のあらゆる側面を考慮することができ、コストと時間のかかる試行錯誤を必要とせずに、高品質で効率的な積層製造プロセス設計を完了できます。

キットには次の機能モジュールが含まれています。

トポロジー最適化と軽量設計: 構造材料の配分を最適化し、構造剛性と耐荷重性を確保しながら軽量設計を実現します。トポロジー最適化は自由形状設計を目的としており、積層造形はその製造要件を満たす唯一のプロセスです。トポロジー最適化は、積層造形とのデータ通信を実現するために STL ファイル形式を出力します。

SpaceClaim: CAD ジオメトリモデリングおよび構造設計モジュール。これにより、ユーザーは任意の 3D CAD モデルに基づいて作業したり、STL ファイルに基づく三角形パッチモデルに基づいて操作したりできるため、3D モデルやトポロジ最適化に基づいてモデルのクリーニング、修復、3D モデリング、その他のモデリング操作を実行できます。

機械: 設計検証のための構造および熱解析。

付加印刷: 設計者と 3D 印刷オペレーター向けの付加製造プロセスシミュレーションでは、部品の形状、変形、応力を予測し、最適なサポート構造と変形補正 STL ファイルを自動的に生成して、印刷の精度を確保し、印刷の失敗を回避します。

付加科学: 付加プロセスの専門家、研究者、または装置開発者を対象に、プロセスシミュレーションに基づいて材料と最適なプリンターパラメータを研究し、材料特性、微細構造、装置の最適化設計などについてより詳細な研究を実施します。

中でも、Additive PrintとAdditive Scienceは、金属材料の付加製造プロセスシミュレーション、プロセス最適化、メカニズム研究のための比類のないソリューションを提供します。

3.1. ANSYS Additive Print の概要
ANSYS Additive Print ソフトウェアは、金属積層造形装置のオペレーターと設計エンジニアに、習得が容易で高速かつ強力な 3D 印刷プロセスシミュレーション機能を提供します。 Additive Print は、レーザー粉末床溶融プロセスの複雑な物理現象を詳細にシミュレートおよび研究することにより、残留応力の計算、変形解析、印刷失敗の予測のための実用的なソリューションを提供します。これにより、ユーザーは試行錯誤の実験を行わずに部品の許容誤差を取得し、印刷失敗を回避できます。 ANSYS Additive Print は、STL ファイルに対して変形補正を自動的に実行して、部品の印刷プロセスによって生じた変形を相殺します。また、残留応力の予測結果に基づいて 2 種類のサポート構造を自動的に生成できるため、ユーザーはサポート構造を配置する際に時間と材料を無駄にせずに済みます。アプリケーションとブレード衝突検出に基づいて自動的に生成されるサポート構造により、印刷の失敗を回避できます。

ANSYS Additive Print は、積層造形の独自の物理的メカニズムをユーザーが詳細に理解できるように支援し、他のシミュレーションソフトウェアサプライヤーにはない機能と分析オプションを提供します。金属プリンターの印刷ファイルを読み取り、正確な部品印刷スキャンベクトルを使用してフルスケールの熱分析を行います。これに基づいて、次のような比類のない分析および予測機能をユーザーに提供します。
パーツの変形と最終形状のサイズ変形、形状、応力をレイヤーごとに視覚化パーツとサポートの高ひずみ領域を特定最適なサポート構造を自動的に予測自動変形補正 STLファイルブレードの衝突と印刷の失敗を防止

ANSYS Additive Print の価値は以下に反映されます。
試行錯誤のテストを削減不確実性を排除正確に印刷できる形状を設計製造プロセスをスピードアップより正確な見積もりを支援レーザー粉末ベッド溶融印刷の失敗を削減

ANSYS Additive Print の機能概要

3. ANSYS 添加剤サイエンス
ANSYS Additive Science は、金属積層造形の専門家、エンジニアリングアナリスト、材料科学者、装置メーカー、粉末サプライヤーが、特定の機械/材料の組み合わせに最適なプロセスパラメータを調整して、最高レベルの部品の完全性を実現し、印刷前に微細構造、特性、センサーフィードバックを予測するのに役立ちます。主な機能は次のとおりです。

独自の数学アルゴリズムにより、他の同等の有限要素ソフトウェアツールよりも桁違いに高速な計算速度が実現します。
正確な印刷ファイルのスキャンベクトルまたはユーザー定義のスキャンパターンに基づいてシミュレートします。
各材料の非線形温度依存、物理的状態依存の熱物理パラメータのユーザーキュレーションデータベース。

ANSYS Additive Science の価値は以下に反映されています。
最適な機械/材料の動作パラメータを決定します。
微細構造と材料特性を制御します。
新しい材料粉末をより速く、より効率的に適用します。
適格な部品を入手するために必要なテストの数を削減します。
イノベーションを加速し、リスクを軽減します。
シミュレーションによって予測された正しい機械の動作とセンサーによって測定された実際の機械の動作を比較することに基づいて、プロセス認定手順を確立します。

ANSYS Additive Science の機能概要

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