نرم افزارهای بهینه سازی توپولوژیکی پرینت سه بعدی

بهینه سازی توپولوژیکی یک متد ریاضی و نرم افزاری است که شامل توزیع متریال در حجمی معین و طبق محدودیت های اعمال شده می باشد. از آن در طراحی دیجیتال و به خصوص در زمینه AM استفاده می شود زیرا امکان مصرف کمتر متریال را در عین پایبندی به خواص مکانیکی مورد نظر فراهم می کند. به عبارت دیگر، هم زمان تولید و هم هزینه آن را کاهش می دهد. امروزه کمپانی های متعددی نرم افزارهای بهینه سازی توپولوژیکی خود یا حداقل راهکارها هایی را توسعه داده اند که این قابلیت را ارائه می دهند. در ادامه نگاهی به ابزارهایی که در حال حاضر در بازار پرینت سه بعدی برای بهینه سازی قطعات موجود است، انداخته ایم.

3DXpert

3DXpert یک نرم افزار همه کاره از کمپانی 3D Systems است. 3DXpert طراحی شده است تا به بهترین نحو، پروسه ی AM از طراحی تا پردازش را کنترل کند. کاربران می توانند مدل های نوآورانه ای را با نرم افزار مدل و بهینه سازی کنند. در نتیجه هر قطعه از مجموع قطعات جداگانه ی کمتری ساخته می شود، استحکام بیشتری دارد و دارای ساختار بهینه و وزن کمتری نیز هست. این سبب افزایش کارایی قطعات پرینت سه بعدی می شود، که به خصوص برای تولید ایمپلنت های سفارشی بیماران یا برای قطعاتی با هندسه ی پیچیده بسیار مهم است. مزایای کلیدی نرم افزار شامل آماده سازی پرینت، شبیه سازی و بهینه سازی پرینت، اتوماسیون جریان کار و یکپارچگی داده ها می باشد.

Altair Inspire

Altair Engineering، ارائه دهنده نرم افزار و فضاهای ابری، تا به حال چندین ابزار مدل سازی سه بعدی ایجاد کرده است که برخی از آنها به طور خاص برای AM طراحی شده اند. این کمپانی همچنین ابزارهای بهینه سازی توپولوژیکی مانند OptiStruct را توسعه داده است که در حال حاضر تحت عنوان Altair Inspire با یکدیگر ادغام شده اند. OptiStruct یک نرم افزار مدل سازی CAD است که به طور گسترده در بازار پرینت سه بعدی مورد استفاده قرار می گیرد زیرا که به کاربران اجازه می دهد تا قطعات خود را تصویرسازیکنند، محدودیت ها و بار به آن اعمال کنند، هندسه های به خصوصی را ساده کنند و … . عملکرد بهینه سازی توپولوژیکی گزینه های متعددی را ارائه می دهد؛ از جمله: دما، اهداف بهینه سازی، شرایط جاذبه، جابه جایی و بارگذاری.

Ansys Discovery

Ansys Discovery نرم افزاری ارائه شده، از خانواده محصولات طراحی سه بعدی کمپانی  آمریکایی، Ansys است. به عنوان یه نرم افزار شبیه ساز سه بعدی، شبیه سازی فیزیک، شبیه سازی high-fidelity و مدل سازی هندسه، همه در این نرم افزار کاربردی که بهینه سازی توپولوژیکی تنها یکی از مزایای قابل توجه آن است، جمع شده اند. به گفته این کمپانی، این نرم افزار شبیه سازی به مهندسان اجازه می دهد تا مدل ها را به سرعت برای شبیه سازی یا طراحی آماده کنند.

CogniCAD

ParaMatters یک پلتفرم طراحی، شبیه سازی و تولید کاملاً مستقل است که بهینه سازی تمام مراحل از طراحی تا تولید را  ممکن می سازد. راه حل بهینه سازی توپولوژی آنها CogniCAD نام دارد. این پلتفرم ابری بسیار جالب است زیرا دارای ویژگی های مفیدی برای طراحی سه بعدی است، برای مثال طرح کاملاً خودکاری که با یک کلیک ساختارهای پشتیبانی برای SLA و DLP را با استفاده از خروجی در STL برای AM فراهم می کند. همچنین یکی از معدود مواردی است که دارای بهینه سازی توپولوژی برای چند متریال است که با توجه به حرکت تکنولوژی AM به سوی استفاده از چند متریال مختلف در یک قطعه، از اهمیت بالایی برخوردار است.

Creo

Parametric Technology Corporation (PTC) یک کمپانی آمریکایی است که چندین محصول نرم افزاری برای اینترنت اشیا و واقعیت افزوده توسعه داده است. این کمپانی نرم افزار Creo، یک راه حل CAD را توسعه داده است؛ که به طور گسترده ای در بازار AM مورد استفاده قرار می گیرد؛ زیرا که به کاربران اجازه می دهد پیش از فرستادن مدل به پرینتر، مدل ها را طراحی، بهینه سازی و تأیید کنند. در حال حاضر چندین نسخه وجود دارد؛ نسخه ای که به ویژه توجه ما را جلب کرده است، Creo Generative Topology Optimization (GTO) است که با Creo 7 و Creo 8 نیز سازگار است، این امکان را فراهم می کند که محدودیت ها و الزامات مدل سه بعدی را با توجه به متریال مصرفی و پروسه ی تولیدی مورد استفاده، مشخص کنید.

Netfabb

Netfabb که در سال 2015 توسط Autodesk خریداری شد، نرم افزاری است که هدف آن آماده سازی پروسه ی تولید است. در میان ویژگی های اصلی آن می توان، کانورت و ایمپورت مدل ها از سایر برنامه های CAD، به حداکثر رساندن تعداد قطعات قابل پرینت و همانطور که انتظار می رود، بهینه سازی طراحی برای AM را یافت. علاوه بر آماده سازی پروسه ی پرینت، Netfabb با پیش بینی چگونگی اثرپذیری قطعات، می تواند از ایرادات احتمالی حین پرینت جلوگیری کند.. Netfabb در 4 نسخه مختلف موجود است: Standard ،Premium ،ultimate و Simulation، که قیمت آن ها نیز متفاوت خواهد بود.

nTopology

nTopology کمپانی ای است که به توسعه راه حل های نرم افزاری که امکان ایجاد هندسه های پیچیده را از طریق بهینه سازی توپولوژیکی و Generative design فراهم می کند؛ اختصاص دارد. این برنامه قادر به حل پیشرفته ترین مشکلات مهندسی و تولیدی و همچنین تولید قطعات منحصر به فرد و با کیفیت بالا است. بی شک گزینه ای مقرون به صرفه برای صنعت AM است، که مداوم به دنبال کاهش وزن قطعات و کاهش هزینه های تولید است.

Siemens NX

Siemens یک راه حل نرم افزاری یکپارچه تحت عنوان NX توسعه داده است. این نرم افزار اجازه می دهد تا هر کاربر با ساده سازی مراحل مدل سازی از همه مزایای AM بهره مند شود. ابزارهای آن امکان طراحی برای پرینت سه بعدی، آماده سازی قطعه، تجسم آن و افزایش تکرارها را فراهم می کنند. و … . Siemens راه حلی را ایجاد کرده است که هندسه سنتی را با مدلهای مش در همان مدل همگرا می کند. اگر کاربر بخواهد قطعه خود را بهینه کند، دیگر نیازی به فرمت فایل دیگری ندارد. همه چیز در یک پلتفرم انجام می شود. NX به خودی خود یک نرم افزار بهینه سازی توپولوژیکی نیست بلکه نرم افزار همه کاره ایست که این ویژگی را برای تولید افزودنی نیز ارائه می دهد.

Solid Edge

Solid Edge که متعلق به کمپانی چند ملیتی Siemens است، یکی از راه حل های فوق العاده در زمینه ی ساخت مدل های سه بعدی است. این برنامه برای اولین بار در سال 1996 به لطف شرکت Intergraph معرفی و عرضه شد و تا به امروز یکی از پرکاربردترین نرم افزارها در مان متخصصین صنعت AM است. در این بخش، یکی از نقاط قوت Solid Edge، ویژگی Generatibe design است که در ترکیب با بهینه سازی توپولوژیکی، به سبک تر شدن قطعات نهایی مصرف کمتر متریال کمک می کند. بسته به کاربرد و ویژگی های مورد نیاز برای طراحی سه بعدی، نرم افزار را می توان تحت 4 نوع لیسانس خریداری کرد.

SolidThinking

اگرچه این کمپانی در حال حاضر تحت لیسانس Altair است، می خواستیم به نرم افزار بهینه سازی توپولوژیکی solidThinking، تحت عنوان Inspire 2018، با توجه به محبوبیت آن در طی سال های اخیر، اشاره کنیم. این نرم افزار که ادعا می شود یکی از قدرتمندترین و آسان ترین راه حل های بهینه سازی توپولوژیکی در صنعت است، دارای ویژگی های متعددی است که به کاربران کمک می کند تا طرح هایی را به سرعت ایجاد کنند که منجر به بهبودهایی از جمله کاهش هزینه ها، زمان توسعه، متریال مصرفی و وزن محصول می شود که همه برای قطعات تولید شده به روش AM از اهمیت بالایی برخودار هستند. آخرین نسخه ی نرم افزار که در سال 2018 منتشر شده، شامل امکان ایجاد شبکه های بهینه و ساختارهای ترکیبی مشبک و یک دست می شود که می توان آن را در قالب فایل STL اکسپورت کرد.

Sulis

با نرم افزار Sulis، تولید کننده نرم افزار، Gen3D، قصد دارد تا در پروسه ی AM نوآوری هایی ایجاد کند. این نرم افزار DfAM بلافاصله در مورد هندسه به کاربر گزارش و فیدبک می دهد. ابزارهای مختلف ویرایش نیز برای این هدف در نظر گرفته شده اند که با استفاده از کلیک و درگ، به روند مدل سازی را سرعت می بخشند. علاوه بر این، Sulis به کاربران اجازه می دهد تا ساختارهای مشبک را به مدل خود اضافه و با جزئیات برنامه ریزی کنند. این شرکت انگلیسی با راه حل های نرم افزاری خود می خواهد طراحان را قادر سازد تا زمان سرآمدسازی خود را کوتاه کرده و هزینه ها را کاهش دهند. این کمپانی متخصص AM دارای طیف متنوعی از مشتریان از صنایع گوناگون نیز می باشد؛ مانند: صنایع هوافضا، خودروسازی، پزشکی و ماشین آلات صنعتی.

Tosca

Tosca یک مجموعه بهینه سازی از Dassault Systèmes است. یک راه حل قدرتمند ساختاری و بهینه سازی جریان بر اساس شبیه سازی FEA و CFD. این کمپانی دو محصول در این زمینه ارائه می دهد: Tosca Structure و Tosca Fluid. ساختار Tosca را می توان برای بهینه سازی در طراحی قطعات سبک، سفت و مقاوم استفاده کرد. به لطف بهینه سازی توپولوژیکی، روند توسعه و همچنین زمان عرضه به بازار کاهش پیدا می کند. این مزیتی است که تولیدکنندگان خودرو و صنایع بسیار دیگر، قادر به بهره وری از آن هستند. نسخه فعلی Tosca با Python 3.7.1 عرضه می شود و بهبود یافته است تا امکان توقف خودکار نیز به آن اضافه شود. محصول دوم، Tosca Fluid، برای طراحی و توپولوژی جریان سیال غیر پارامتری برای اجزا و سیستم ها استفاده می شود.