使用拓撲優化和DfAM 3D打印改進DMLS汽車組件
中國3D打印網11月28日訊，工程師經常使用拓撲優化來優化零件的設計和布局，以創建輕量級和優化的結構。然而，該技術通常導致有機的，復雜的形狀，這使用傳統的制造方法難以生產。這就是3D打印與拓撲優化完美配合的原因，它允許創建這些復雜形狀所需的設計自由度。在一篇題為“拓撲優化和設計用于汽車零部件的添加劑制造指南的應用”的論文中，一組研究人員使用拓撲優化來創建輕量級汽車零部件“同時符合與懸垂特征和無支撐表面相關的增材制造約束金屬材料�！�
具體而言，研究人員使用設計增材制造（DfAM）以及拓撲優化來研究零件重量，支撐要求，制造成本和機械性能之間的權衡。他們重新設計了SAE Formula學生賽車的正面設計，以減少支撐結構和制造成本，同時使用直接金屬激光燒結（DMLS）。
直立負責將負載從地面傳遞到底盤，并且是賽車的重要組成部分。初始優化設計的理論重量為1.62磅。 （735克）。該模型分析了兩個方向：在構建平臺上和在其側面上是平坦的。成本計算工具用于計算構建的總體制造成本。印刷部件及其側面的計算成本分別為2015美元和2995美元。進行FEM模擬以確保最終部件的機械性能滿足負載條件。
然后，研究人員使用名為OPTISTRUCT的程序改進設計，并將原始設計作為參考。“由于優化問題涉及多個加載情況，同時考慮四種不同的加載情況，”研究人員解釋說。 “目標函數被定義為最小化合規響應，其中20％體積分數作為優化約束�！�重新設計的目的是減少對支撐的需求，研究人員能夠這樣做，盡管部件的重量增加了。在檢查FEM分析后，再次重新設計零件以減輕重量。最后一部分支撐結構減少了91.7％，總制造成本降低了51.7％。
“未來的工作需要將拓撲優化，FEM，支持設計和DfAM規則集成到一個更連貫的框架中的方法正式化，”研究人員總結道。 “我們還計劃使用EOS M280機器制造和測試Redesign 2，并收集類似于Design 0的實際制造數據，以更準確地測量支撐要求。而且，幾何形狀影響在基于激光的增材制造工藝中由頻繁的加熱和冷卻循環引起的殘余應力和撓曲。因此，對于像這樣的功能部件，在AM過程中了解設計的性能非常重要。將進行熱機械仿真以估算零件中的撓度，如果需要，這些數據將用于重新設計�！�
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