Dassault Systèmes与雷尼绍携手合作，打造更为强大的增材制造工艺链

增材制造 (AM) 或“3D打印”技术带来的设计自由 是推动尖端产品创新的重要因素。作为数字化制造革命 的一部分，AM能够从根本上简化复杂零件的生产过程 — 它可提高零件性能、减轻不必要的零件重量，并最大 程度对零件组成进行精简。

然而，为了充分利用AM的独特功能，必须对相应 的软件工具进行优化，以满足“增材制造设计”(DfAM) 指导原则提出的新要求。作为一家全球领先的3D设计软 件、3D数字模拟和产品生命周期管理 (PLM) 解决方案 供应商，Dassault Systèmes与雷尼绍携手合作，共同 简化3DEXPERIENCE®平台，以此致力于为用户提供完 美无缺的端到端AM设计体验。

背景
3DEXPERIENCE平台包含一整套3D软件，支持从 产品设计、开发、模拟到可靠性分析的完整生产周期。用户可在本地或云端使用该平台，并通过统一的用 户界面访问所有功能，这使得企业能够打造协作型产品 创新流程，从而令团队工作变得更简单、更高效。

拓扑优化是3D零件制造过程中的一个关键环节， 它可确保零件特定位置的材料利用率得到充分优化。 Dassault Systèmes用于衍生设计的CATIA软件可依托 3DEXPERIENCE平台提供产品建模功能。

此外，用户还可利用Dassault Systèmes提供的 DELMIA软件在模拟生产环境中设计和测试产品。值得 一提的是，该软件还允许用户在其中设定产品加工参数 并生成AM系统的激光(扫描)路径。而对整个AM加工过程的模拟，包括完整的产品应 力分析和变形预测，则可在3DEXPERIENCE平台的模拟 软件中完成。

在与Dassault Systèmes紧密合作的过程中，雷尼绍 使用了各种最新的精密制造与测量产品，其中包括采用 激光粉末床熔化技术的雷尼绍旗舰产品RenAM 500M金 属增材制造系统、QuantAM加工文件处理软件、机床测 头测量系统、EquatorTM比对仪以及配有REVO五轴测量 系统的坐标测量机。

图1:CATIA中的Bleu Car概念车铰链零件

雷尼绍贡献了其在加工工艺表征、设计验证及切 削式加工自动制程控制等方面的技术优势。所有这些成 果，结合3DEXPERIENCE平台的一整套软件，为用户提 供了无缝集成AM工艺的端到端制造解决方案。

挑战
Dassault Systèmes和雷尼绍工程师面临的首要挑 战是如何使其各自的虚拟和真实生产环境实现协调统 一，其中不仅涵盖3D设计、测试和分析软件，也涵盖金 属3D打印设备等硬件。3DEXPERIENCE平台内软件的 开发需要遵守现实世界的AM加工规则。
双方合作的目的就是要尽可能使AM的设计和制 造流程更加合理化 — 让用户得以摒弃成本高昂且陈旧 的“设计 - 加工 - 测试”方法，转而使用新的“一次成 功”加工方法。
更具体地说，合作的最终目标是取消将原始CAD 源文件导出为通用 .STL三角形网格文件这一步骤 — 这 种 .STL格式的导出文件长期以来被证明是引入制造误 差，继而导致后续版本产品质控水平变差的主要原因之 一。

图2:QuantAM加工文件处理软件中的Bleu Car概念车铰链零件

解决方案
创新3D设计在汽车制造领域方兴未艾，以此为契 机，双方这一旨在增强AM工艺链内各类软件功能的合 作围绕Dassault Systèmes的概念车Bleu展开 — 具体为 设计和制造车上一个颇具未来设计感的车门铰链。

该铰链是一个复杂的轻型双叉臂形零件。这一零件 的设计和制造过程为Dassault Systèmes和雷尼绍工程 师的软件开发合作提供了实物基础;双方在结构优化、 多材料设计和零件集成等方面展开了深入研究。

工程师们在3DEXPERIENCE平台中工作，使用 CATIA衍生设计软件完成了全新的3D铰链设计。在输出 到RenAM 500M系统之前，由DELMIA软件生成的相关 激光扫描路径首先被导入到QuantAM软件中进行额外 处理。

在完成铰链设计调整、模拟、打印和精度检测 的一系列闭环迭代过程之后，双方确定了需要集成到 3DEXPERIENCE平台内的各类软件中、以确保实现最佳 3D设计和打印效果的特定AM加工规则。

雷尼绍为其提供给Dassault Systèmes的QuantAM 软件开发了一个应用程序接口 (API)，用于集成到DELMIA 软件内，以生成“一次成功”的3D打印激光扫描路径。

图3:在一台雷尼绍EquatorTM比对仪上测量Bleu Car概念车铰 链零件

结果
作为Dassault Systèmes与雷尼绍合作的直接成果 之一，3DEXPERIENCE平台用户现已能够在本地CAD 环境中直接将数据输出到全系列雷尼绍AM系统进行打 印，而不再需要首先将数据文件导出到外部系统进行额 外的后处理。

功能增强的CATIA、SIMULIA和DELMIA软件意味 着，现在不仅可针对雷尼绍AM系统的规格特性，还可 针对产品本身的最终性能，对创新3D产品设计进行更为 智能的优化。因此，用户从一开始就能更精确地生产零 件，从而缩短交付周期并节省材料成本。

双方合作的关注点是3D设计软件的开发，并以 “Bleu Car”概念车的车门铰链作为研究的现实载体，最 终生产出的高性能铰链零件进一步证明了借助3D设计和 打印方法，用户可以获得更多的现实收益。

图1和图2醒目地展示了零件设计的演化过程，即 从原始的CATIA产品设计，到QuantAM中生成的最终产 品的激光扫描路径。图3和图4展示了加工完成的铝材打 印零件。

在本案例中，原始零件体积和优化后的零件体积几 乎相同，所有支撑结构在铰链设计阶段就已移除，因此 可得到更美观、更可靠且更具流线型的汽车零件产品。

图4:RenAM 500M加工舱中的Bleu Car概念车铰链零件

Dassault Systèmes的SIMULIA增材制造与材料部 门主管Subham Sett评价道:“与雷尼绍有相同的理 念，Dassault Systèmes也致力于提供解决方案，以更 为轻松地将3D设计与打印技术集成到各种类型的生

产环境中。这一共同目标对合作成功起到了关键的作 用。Dassault Systèmes提供的功能性衍生设计软件和满 足物理规律要求的制造模拟软件是金属3D打印工艺链的 重要组成部分。”