创成式设计将激发设计师通过手动建模不易获得的思想灵感，创造出拥有不寻常的复杂几何结构设计作品。3D打印技术由于可以将复杂的设计转化为现实，注定已成为创成式设计的“好伙伴”。

如今不仅仅是欧特克、西门子、Altair这些软件“大咖”在强化创成式设计对推动增材制造的重要性。3D打印公司Desktop Metal也在开发自己的创成式设计软件，并将其名为人工智能建模系统。

根据腾讯数码，最近3D打印公司Desktop Metal研发出了一种新型人工智能建模系统Live Parts，该系统可以让用户通过本地的CAD程序导入约束数据，然后自动对部件进行设计，将数据自动处理后再进行3D打印，从而省略掉了在实际工作中之前必须要进行的3D打印任务。

不过，就像生活中所有的事情一样，这项技术目前来看也没有我们想象中那么美好。实际上，这套人工智能系统有两个部分依然还处于实验性阶段，而且目前只针对Solidworks用户开放。

Live Parts采用了一种新的方法生成设计草图，通过应用形态原理和先进的模拟来形成坚固、轻量级的部件。”Desktop Metal公司首席技术官Jonah Myerberg表示。“Live Parts的部件是由自然激发算法驱动，这些算法会导致零件自动增加和适应，并且基于它们的功能和环境进行调整。它由一个图形处理器加速的多物理引擎驱动，Live Parts在几分钟内从单个构造中变大，并自动产生设计文件。这使用户能够迅速认识到人工智能制造的全部潜力，包括材料和成本效率。”

当其它工具模拟多个静态负载情况时，Live Parts需要考虑过渡的动态因素，以适应现实世界中出现的压力。

Myerberg说:“Live Parts是由一个加速的、多物理引擎驱动。这给Live Parts提供了模拟过渡动力力量的独特能力，比如高频振动和低频振荡，以及自动生成的部件。这些部件能够实时地生长和适应这些变化的力量，就像真实世界的生物在不断变化的环境中成长一样。其结果是，这些部件的压力都非常均匀，材料效率高，强度高，重量轻。”

以上部分来源：腾讯数码

–—- 3D科学谷Review

目前创成式设计运用到商业化的增材制造领域最典型的例子是空客的仿生学结构隔离舱。这个案例让人看到了如何通过算法来自动完成建模过程，从而替代人工无法完成的计算量。

机舱的亮点在于仿生结构，不仅更轻，而且更强。比原来的结构轻55磅，由于重量减轻效率，这将带来高达96000吨的二氧化碳排放量的减少。而如果未来将该结构扩展到整个机舱，其节约将更为惊人，相当于每年减少465,000吨的二氧化碳排放量，好比陆地上减少了96,000辆汽车对大气的污染。

由此，我们可以感受到创成式设计，正在改变设计和制造的未来…

而目前比较著名的创成式设计软件包括欧特克的Within，欧特克的Dreamcatcher，西门子的Solid Edge ST10等。

CAD设计技术的应用经历了三个时期。在最早期的文档时代，CAD只是通过计算机辅助设计的手段将产品绘制记录下来，不管是二维的几何图形还是三维的产品模型，都是基于覆盖式、经验式的文档操作；在优化时代，三维CAD开始逐渐成为主流，不管是在建造业还是制造业，工程师可以通过真实准确的数字化模型，借助三维可视化的设计工具，以及仿真分析工具，让设计结果越来越优化；随着移动互联网的快速发展，如今的设计师和工程师需要越来越多的洞察用户需求，让产品更加富有创意和个性化，这意味着CAD设计将变得更加互联化和智能化。这也是欧特克等企业致力于推动创成式设计技术发展的重要原因。

总体来说，在未来的创成式设计中，还将融合人工智能、虚拟现实、3D打印、机器学习等新兴技术，将设计过程变得更加智能，让设计的门槛进一步降低。

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但随着3D打印走向生产，从材料到机器以及软件的一系列进步，使得增材制造正在成为一个生产过程。要完全实现增材制造零件质量控制和过程的自动化，这些数字信息必须与数字线程集成，这时候产品生命周期管理-PLM系统的重要性就体现出来了。

数字线程可以被理解为对PLM的高级描述，将所有数字信息贯穿起来（包括文件、元数据、文档信息等），产品生命周期连接整个过程从想法，到仿真、优化和验证，再到3D打印、冷却和后处理。 CIMdata的增材制造实践主管James White表示：“不幸的是，大多数增材制造行业的许多公司都认识不到这一点。相反，他们将3D打印机器视为一种单独的生产设备，从而形成了一种隔离的思路。”

很少有公司考虑通过PLM系统管理增材制造数据及其工作流程。他们并没有认识到PLM是一种商业策略，而不是软件工具，而为增材制造而设计（DFAM- design for additive manufacturing），这个概念也是与PLM吻合的。

目前，虽然很多企业在倡导DFAM-为增材制造而设计，然而离开了PLM系统，这种想法是有缺陷的，因为人力、设计、仿真和优化、生产的组合并没有无缝衔接，这导致企业很难判断一个设计是否是最优化的。

或许企业会认为PLM是适合传统制造业的，所以并不适合增材制造。这忽略了PLM系统的本质，根据CIMDATA的定义，PLM是一种应用于在单一地点的企业内部、分散在多个地点的企业内部，以及在产品研发领域具有协作关系的企业之间的，支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案，它能够集成与产品相关的人力资源、流程、应用系统和信息。

PLM存在于管理产品的生命周期信息。在这个周期里允许各种生产手段的存在，其中就包括增材制造技术。这其中涉及到将增材制造过程对数据的特殊要求集成到PLM管理系统中来，PLM表单、搜索、工作流程、材料清单（BOM）这些标准流程仍然是有效的，包括与其他应用程序（如ERP和变更管理）的集成都是有效的。

那么，如何实施PLM来管理增材制造零件和生产流程？这需要理解增材制造如何作为PLM工作流程上的一个环节，因为增材制造出来的产品最终需要满足成本、时间、质量、库存、单位编号等公司标准，这些信息必须是清晰可被检索和追溯的。例如，如果需要为汽车、飞机，甚至是iPhone等产品提供单个3D打印零部件，如果这个零部件不符合标准，那么可能会危及整个产品。而PLM管理体系是3D打印产品走向供应链体系的重要纽带。

CIMdata开发了一种四层阶梯来实施PLM，用于管理DFAM金字塔的增材制造零件和过程。 增材制造的安全性、可追溯性、可重复性和指标数据是支持这四层台阶的基础。在这个基础上，是DfAM组件、DfAM子系统、DfAM工作组和DfAM企业这四个不同层次的台阶。

以下是每个层级所需的数据管理功能，它们说明了在整个产品生命周期中连接所有增材制造信息的数字线程：

金字塔层需要数据管理

1 DFAM组件：计划、数据、方法和管理，要求PDM作为基本管理工具

2 DFAM子系统：BOM、变更和商业智能，需要PLM作为管理工具

3 DFAM工作组：工作流程、状态和ERP集成，需要PLM作为管理工具

4 DFAM企业：扩展企业和数字线程，需要PLM作为管理工具

要实施DFAM，必须考虑增材制造工作组（与机器紧密结合的工作活动）及其工作流程（粉末管理、CAD / CAE、PDM、3D打印、冷却、拆包和后处理）以及企业（所有其他涉及的增材制造工作组之外的部门和工具）。

在企业中，增材制造工作组可能希望他们拥有自主权，就像单台的生产机器，实际上，当发生变化时，产品生命周期中的每一个环节都必须共享数据并保持彼此同步。互动有助于调和增材制造工作组的灵活性。

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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。本期，3D科学谷与谷友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。

 3D科学谷REVIEW

近几年涌现了大量的如nTopology这样的创业企业进入到建模领域，利用计算机的算法来完成人工难以实现的建模工作是这类创业企业的共同特点。

不过这些创业企业并非是颠覆者，可以说当前的CAD建模软件已经采取了各种方式拥抱拓扑优化与创成式设计。

带拓扑优化基因的Altair

关于拓扑优化与创成式设计软件，Altair的拓扑优化技术在市场上已经有了20多年的积累和品牌声誉，在3D打印领域，solidThinking最出名的两款软件是Insprie和 Evolve。Inspire不仅集成了强大的拓扑优化技术，还可以无缝对接其他的CAD软件，使得设计师不需要懂得复杂的CAE知识就可以达到高效的建模水平。Evolve则提供了一个高度融合的三维建模和渲染环境，使得设计师更高效的对各种设计方案进行评估、研究以及可视化。Altair的拓扑优化技术与仿真技术结合，使得设计师只需要给出载荷和工况，软件将提供最高效能的结构设计。

将拓扑优化与创成式设计集成到CAD软件中

Within是Autodesk收购的一款创成式设计软件，Autodesk Within 软件在3D打印轻量化零部件设计方面的优势，源自于一种先进算法，根据参数的变化而生成不同的输出结果。产生式方法根植于系统动力学建模，其本身的性质意味着它们十分适用于那些重复性的过程，即通过大量设计操作和迭代而获得的解决方案。

Autodesk Within主要通过一种优化的引擎获取输入参数：比如重量、最大应力和位移等。并生成带有“可变密度晶格结构和表面外观”的设计。而最后的对象可以根据严格的规格进行调整，最终所得的组件将优于使用传统方法设计出来的部件。Autodesk Within使设计师能够在执行设计规则并且增加了3D打印/增材制造的限制条件的情况下创造出带内部晶格结构的轻质零部件，并且可以进行晶格优化、表面优化，还能够显示应力测试结果、内置优化引擎和优化设计以进行精确的增材制造。

来自美国哥伦比亚大学毕业的Jesse Blankenship创立了Frustum公司，并推出了基于云的拓扑优化软件Generate。这家公司被西门子投资，西门子通过Frustum为其西门子NX软件提供拓扑优化生成器。

此外，西门子NX还与Materialise的增材制造技术的无缝衔接和关联，包括点阵技术、支撑结构设计、3D嵌套、 构建托盘准备、构建处理器框架等，免除数据转换，确保数字化产品设计模型的任何变更都将自动反应在关联的3D打印任务中，进而增强模型的准确性，提高质量，加快从设计到生产的过程。

自成一派的算法

与生物学结合 Nervous Systems为NB搭建的“泡沫细胞三维阵列结构”平台，提供相对密度低，高度多孔结构的建模，带来既轻又强的结构属性。这有点像自然界的木材和骨的泡沫结构，在不同的区域因为结构的不同而显示出不同的材料特性。

基于云 在设计轻量化结构零件时，需要结合整个零件的功能实现，综合考虑空隙精度、空隙率、空隙形状、空隙大小、孔分布以及相互之间连通性等因素。轻量化结构零件由基本结构、外形结构及超轻结构合成。在这个过程中，体现出设计能力的水平，这时候，辅助设计软件应运而生。Betatype定位于复杂点阵结构建模软件平台，这是个基于云的CAD / CAM解决方案，用来为增材制造实现诸如点阵结构这样的复杂的几何形状。

针对3D打印 Materialise 3-matic可以通过创建 3D 纹理、轻量化模型和流道结构来改进设计，实现更复杂的建模。Materialise 3-matic Structures 轻量化模块可以帮助设计师轻松地优化设计并将其转换为轻量化组件。

3D科学谷认为当前的三维建模领域正随着制造业对更加复杂的设计需求而出现了智能化趋势，大型的CAD软件建模公司则是采取了收购或无缝衔接那些定位于拓扑优化和创成式设计领域的软件产品，从而迅速的实现与现有的建模软件的衔接。小型创业企业或者是前期已经成长起来的中型企业，则以独特的优势存在于竞争中，或是针对于消费级和生物仿生力学的设计需求与特点，或是结合了基于云这样的建模趋势，或是针对3D打印的特点将不同的建模环节融合打通。

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HyperWorks 2017针对基于模型的开发、电磁学、非线性结构分析、建模和网格划分、多物理场和多学科分析以及轻量化设计和优化等领域添加了多项功能，进一步打造完整的创新仿真平台。此外，Altair合作伙伴联盟中新增了新的产品和工具，为用户提供最新最庞大的工具集。HyperWorks2017将继续帮助用户设计和优化性能卓越、轻质高效的创新产品。

在本次发布会上，Altair 技术专家主要向与会者介绍了HyperWorks2017增强的仿真及优化技术，包含了当前行业热门的非线性结构分析、多物理场和多学科分析、轻量化设计和优化、流体动力学、NVH、碰撞、流固耦合等内容；HyperWorks 2017最新建模与可视化功能，包含了HyperMesh/HyperView/SimLab新功能及ConnectMe™介绍；HyperWorks 2017完整的电磁场解决方案，包含了高频及低频电磁场仿真（FEKO、Flux）、电波传播和无线网络规划WinProp；以及Altair solidThinking产品和高性能计算及资源管理系统PBS Works的产品功能。同时，比亚迪汽车、北汽越野车研究院、上海汇众、西飞技术中心的参会代表还分享了他们在使用HyperWorks方面的实际应用和成功经验。

同时，为了更好地为航空航天行业领域的用户提供专业的解决方案，在本次发布会北京站，特别安排了航空航天技术应用专场，除了展示HyperWorks在建模、结构优化和电磁方面的解决方案，还分享了用户实际应用案例。

本次发布会的上海站首次尝试了直播模式，以满足无法到现场的用户需求，使不同地域的用户在同一时间了解HyperWorks 2017 最新功能，受到用户的一致好评。
此外，本次发布会还吸引了Altair 合作伙伴丽台科技、西安铂力特公司的支持。在发布会期间，丽台科技推出了针对Altair 整机多GPU方案，采用WS2020+ Quadro P6000+Tesla P100，此方案可实现单机前后处理及有限元分析。NVIDIA 的专业 GPU 的图形与计算性能可超级大限度缩短渲染时间、提高互动性，从而加快创作速度，让客户的产品能够更快地上市这是所有设计师向往的。作为Altair solidThinking在军工及航空航天领域的合作伙伴西安铂力特则展示了其3D打印技术，并在北京站的航空航天研讨会上做了主题演讲。

Altair大中国区总经理刘源博士表示：“本次HyperWorks 2017中国区发布会通过现场与直播相结合、新功能与行业应用相结合以及合作伙伴的产品展示为广大用户提供了全方位的技术分享，我们希望通过这样的交流进一步促进各行业的产品创新能力。”

来源：Altair

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西门子集成了增材制造到其NX软件套件的产品中。与传统的制造技术不同，3D打印对产品的复杂性设计限制很少，这为批量定制化产品的生产打开了大门。

图：西门子拓扑优化的设计（右）

传统CAD技术本身就是为了支持传统制造方法而创造的。因此，若要使用它们为增材制造进行设计优化，其局限性自然显露无疑。

一个明显的障碍是如何整合传统和增材制造技术，3D打印使用完全不同的设计技术，甚至打印机读取的数据格式也与传统制造完全不同。在产品开发过程的各个阶段，如何无缝记录所有产品的相关数据，将增材制造工艺整合到这些系统中，成为制造商迫切需要的解决方案。

西门子现在已经开发出能弥补这一差距的软件，从而使得设计开发者无需费力地在不同的数据格式之间来回转换。

 轻量化工程的反思

与传统的制造技术，如铣削、喷涂、冲压和铸造相比，3D打印带来产品形状的自由度。其结果是有可能创建具有空腔或蜂窝结构的创新型轻量化零件。这使得3D打印在汽车和航空航天工业拥有广阔的应用前景，然而许多3D打印技术的优越之处被无法达到与传统制造方法一样的精度抵消了，对于生产企业来说，引用3D打印技术就需要克服这项技术在工业生产中的障碍。

 端到端的数据格式

为了将3D打印集成到工业生产过程中必须面对的挑战之一是传统的CAD技术是面向针对性的制造技术，并产生精确定义的几何形状。相比之下，3D打印设计则常采用面结合多面体来创建任意形状，在制造过程中通过分层方法来层层制造出来。然而，3D打印设计的自由度虽然是一大优点，但目前3D打印通常无法实现传统的机加工制造技术所达到的精度。

作为制造工艺之间的衔接需要，西门子已经开发了一个全新的系统称为Convergent Modeling，现在是西门子NX的一部分，产品开发人员可以使用他们熟悉的CAD程序来设计3D打印产品，而无需转换数据，新系统确保所有产品相关信息可以无缝追踪。

 全新的设计可能性

西门子Convergent Modeling消除了格式转换间的局限，为设计人员提供操作灵活性，让他们可以利用增材制造所提供的材料和工艺，快速创建新型的最优形状。

Convergent Modeling的一大建模方法被称之为“创成式设计-Generative Design”，在这种方法下，开发设计人员可以专注于产品所要达到的性能，而无需像传统设计模式那样考虑太多的加工限制。例如，在连接件的建模情况下，设计人员只需要输入零件的可用空间、连接到其它组件的连接点以及作用于连接点上的力，系统会去运算建模结果。

NX提供了一个特殊的程序称为拓扑优化，针对特定的产品功能自动计算出设计模型。这种方法创造的产品比传统制造的产品轻很多，但机械性能同样强大。此外，通过将后期的机械加工要求考虑进来，可以使3D打印设计的几何形状更为精确，满足后期如铣削、钻孔等需要。

Convergent Modeling也简化了扫描数据的处理过程。医疗、汽车和消费品等不同行业的用户越来越多地在设计过程中使用扫描3D数据。传统而言，对现有设计进行逆向工程是一个成本颇高、极其复杂的过程，不规则的形状尤其需要进行大量返工，才能用于3D打印、模具设计、分析以及其它用途。逆向工程的相关过程需要花费数天乃至数周的时间才能完成。但是利用Convergent Modeling，可以将扫描数据作为小面引入，在NX 11中直接进行操作，由此消除映射曲面、创建实体、以及人工创建任何其他形状的步骤，进而大幅减少上述返工。

 重要的工业合作伙伴

Convergent Modeling正在促进增材制造向传统制造工业过程的整合。西门子与世界上最大的机床制造商通快合作，将通快的激光金属打印设备配备了NX工作站。其结果是可以通过NX直接控制3D打印机，完成CAD-CAE-CAM的过程。此外，西门子还与3D打印专家Stratasys公司合作，将有可能通过NX直接操作各种Stratasys打印机。

总之，Convergent Modeling有望显著的节约时间和成本，帮助消除易于出错的返工阶段，而这以往是处理扫描几何体时的常见问题。此外，这一新技术消除了传统CAD建模的限制，为3D打印进行零件优化。NX11简化了设计流程，并为增材制造的发展提供支持，帮助企业将产品开发的创造性提升至全新的高度。

图片来源：西门子

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在过去的2016年，Altair 成功发布了仿真驱动设计的最佳新技术HyperWorks® 14.0；收购了AWE Communications GmbH (AWE)，其WinProp软件应用于电波传播和无线网络规划等领域；收购了 CEDRAT S.A. 及其全资子公司 Magsoft 公司，其著名的FLUX软件扩展了 HyperWorks® CAE 产品组合的电磁和热仿真能力；收购了专门从事照片级渲染和可视化技术开发Solid Iris Technologies 公司。

作为业界的知名品牌活动，Altair将在本次大会上向各行业的参会代表展示最新的产品功能与行业解决方案，并且通过各大知名企业和典型用户的实际应用情况与成功案例分享，共同探讨最新的技术和行业发展趋势。

在此，Altair特向广大用户征集相关应用论文，所征集的论文将涵盖汽车、航空航天、船舶、重型机械、铁道机车、电子产品、日用消费品等各个行业。除了以“论文集”的形式供所有参会代表学习和借鉴之外，Altair也将推选出优秀的论文在本次大会上进行现场报告。Altair将用户论文视为Altair最珍贵的企业财富之一，期待各个领域的技术专家踊跃投稿！

—征文内容—

ATC2017征文内容必须是利用Altair软件产品完成的工程项目、科研课题、成果报告等。

行业应用：汽车、航空航天、国防、通用机械、电子、船舶、铁道及其他轨道交通、包装运输、能源、教育及科研院所、建筑、消费品和医疗技术等。

类别：工程技术应用类
专业学科：
概念设计
三维有限元建模和可视化
多体动力学仿真、非线性瞬态动力学分析
结构有限元分析和优化
疲劳分析、NVH分析、安全性分析
流固耦合仿真
流体仿真CFD分析
电磁仿真分析
制造工艺仿真(冲压、挤压、注塑成型)
多学科联合仿真及优化

类别：企业级整体解决方案类
专业学科：
二次开发及流程定制
企业级最佳CAE实践应用
企业级流程管理及流程自动化
企业级仿真数据管理
企业高性能计算（HPC）资源管理解决方案
企业虚拟产品开发中的项目管理

论文写作要求：
-已经公开发表过（请务必注明发表时间、刊物）和尚未公开发表的论文均可投稿。
-论文内容：题名、作者姓名、作者单位、所在城市、邮编、摘要(中英文)和关键词、正文、参考文献。
-格式：请用Microsoft Word 2000以上版本编排，具体排版格式可访问www.altairatc.com。
-插图：电子文件内的图片，在保证清晰度的前提下，请尽量使用JPEG格式。

公司及主要产品的正确拼写方法：
• Altair
• HyperWorks、HyperMesh、SimLab、MotionView、HyperCrash、HyperView、HyperGraph
• solidThinking Inspire、solidThinking Evolve、OptiStruct、HyperStudy
• MotionSolve、RADIOSS、AcuSolve、FEKO、Flux、WinProp
• HyperForm、HyperXtrude
• PBS Works、PBS Professional

论文投稿敬请注意：

-请在2017年6月15日前提交完整的论文
-将Microsoft Word格式的文章以附件形式发至info@altair.com.cn，在主题中注明：”ATC2017征文”。
-请在邮件中注明详细联系方式，包括：单位、作者、联系人、电话、传真、电子邮件、通讯地址等。
-请在邮件中简单描述第一作者的教育及工作背景，包括工作经历、任职情况等。
-请在提交论文的同时签署论文授权证明，并发送传真021-61176188或扫描件至info@altair.com.cn。
-所有录用论文将给予稿酬，同时可参加优秀论文评选活动，优秀论文作者将有机会在大会上进行演讲。
-最佳论文作者将获得大会颁发的证书和额外奖励

—历届参会者的评价与反馈—

“国际化公司，前处理第一选择”—— 广汽丰田汽车参会代表
“创新引领价值，Altair驱动效益”——中航工业第一飞机设计研究院参会代表
“应用范围广，涉猎领域多，服务周到”——航天一院14所参会代表
“品的发展越来越方便用户，功能强大，操作简单服务非常好”——山推楚天工程机械参会代表
“优秀的产品服务和技术支持。“——神龙汽车参会代表
“高效、高精度、高质量。”——青岛四方庞巴迪铁路运输有限公司参会代表
“高效、专业，致力提高服务CAE行业。”——西安飞机设计研究院参会代表
“技术领先，创意无限。”——中国兵器202所参会代表
“产品人性化十足，能满足客户需求，服务周到，能解决实际问题” ——长城汽车参会代表
“高效的产品，优质的服务，是CAE发展的强效催化剂。”——中国第一汽车股份有限公司参会代表
“领域广，性能优，受益群体乐在其中。”——苏州三星电子有限公司参会代表
“产品面广，实用性强，易用性好，准确性高。” ——中国船舶工业集团公司第七〇八研究所
“一流的仿真工具制造出一流的产品。”——上汽通用五菱汽车股份有限公司参会代表

如果在论文的编写和提交过程中遇到任何问题，欢迎与Altair联系。
联系人：傅玲燕电话：021-61171666转103分机传真：021-61176188   E-mail: info@altair.com.cn
更多内容，可访问www.altairatc.com

2016 年 12 月 7 日，TROY（美国密歇根州）- 功能全面的新版 solidThinking Design Suite 隆重问世！该套件包括 solidThinking Inspire^® 2017 和 solidThinking Evolve^® 2017 两大产品。

在 2017 版本中，产品团队不懈专注于提高当前产品的可用性，并新增了多项功能，以满足不断增长的客户要求。solidThinking 总裁 Jim Hassberger 指出：“我们对 2017 版本感到非常自豪。Inspire 是市面上第一款专注于为设计工程师提供创造性设计能力的工具，它将继续保持世界级产品的地位。随着最新版本的推出，它必将在今后的时间里成为行业的领导者。Evolve 极为灵活，并具备多边形、实体参数和有机表面建模的功能组合，同时内置渲染和结构历史功能，使其成为当今市场上速度最快，最富灵活性的设计工具之一。”

“凭借 Inspire 2017，我们进一步改进了本就极具创造性的设计产品 Inspire。借助新增的运动工具，设计工程师能够研究系统的运动情况，从而预测运动部件的负载，”项目经理 Andy Bartels 解释说，“构造机械模型和执行运动分析从未如此简单。”

Sintavia, LLC. 总裁 Doug Hedges 表示：“Inspire 功能强大，几乎没有其他软件可以与之匹敌；它可以将复杂的流程变为明确易懂。我的团队仅仅经过几个小时的培训便可以轻松操作该程序，这极大缩短了设计流程的耗时。”

Inspire 2017 的关键性更新包括：

• 新增的运动工具使用户能够轻松地构造机械模型并研究系统的运动情况，从而预测运动部件的负载。
• 形貌优化工具通过引入冲压筋模式来改变钣金结构的形状，从而获得更好的结构性能。
• 更新的分割工具允许用户选择孔、凹陷或面进行偏移量设置，将部件分成设计区域和非设计区域。
• 螺栓预紧工具可以令螺栓处于预紧状态，使用户获得更加精确的结果。

Evolve 的混合建模系统更新了一些根据客户需要而添加的增强功能和工具。Evolve 项目经理 Darren Chilton 指出：“该版本的目标是关注客户并提高软件可用性，使用户获得前所未有的自由设计体验。”

飞利浦设计主管 Jens Andersson 表示：“Evolve 是一款尤为强大的软件，可使我们在快节奏的开发环境中实现相关设计。它不仅能够快速地呈现出我们的设计概念，而且加速了与开发团队的迭代循环。”

Evolve 2017 的关键性更新包括：

• 全新的平面对称和辐射对称工具取代了以往的镜像和极性复制工具。
• 在 Evolve 内部渲染的所有图像都新增了一个深度通道 (tiff)参数。现在，用户可以将 Z 轴深度通道参数保存在图像浏览器中，并在后处理工具（如 Adobe Photoshop）中使用，从而模拟通过相机镜头观察前景和背景元素时的自然模糊效果。
• 新增并改进了 SVG、PDF 2D、DWG 和 DXF 格式的导入/导出功能。

• 为直线工具和圆角折线工具新增了长度参数。
• 改进的曲线偏移工具可直接作用于曲面边缘。

Inspire 2017 和 Evolve 2017 通过全世界 200 余个渠道合作伙伴对外提供，并通过 Altair 的专利 HyperWorks 许式供应

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来源：Altair中国

而如今可以说随着云时代的全面来临，让建模领域的云画风不断增强，从CAD建模渗透到了拓扑优化建模领域。来自美国哥伦比亚大学毕业的Jesse Blankenship越来越不满意可用的软件选项，于是他创立了Frustum公司，并推出了基于云的拓扑优化软件Generate。那么基于云的Generate有何特别之处？本期，3D科学谷与谷友一起来近距离了解。

图片来源：Frustum generate

Generate的市场定位是为设计者的传统设计提供并行的多种拓扑优化过程以提升性能且易于3D打印。换句话说你可能不需要十分精通设计，甚至完全不明白拓扑优化是怎么回事，你只需要往Generate的平台上上传一个现成的设计，其余的事情交给Generate平台了，经过系统的计算，你可以很轻松的拿到满足产品性能要求的最终优化设计。这样一款神器，Generate已经引起了工业界的关注，这其中就包括西门子，3D科学谷了解到Generate已经获得了西门子的风险投资资金。

然而，创建这些设计并不是一件容易的事。大多数工程师已经被培训为传统的制造方法制造零件，无论我们如何提倡为增材制造而设计，这期间都存在一个很难打破旧习惯和思维模式限制。更重要的是，许多仅仅是形状优化的设计想要通过3D打印出来几乎是不可能的，你还需要了解3D打印的限制。

用户上传自己的STEP文件到Generate平台上后，他们可以同时运行多个模拟仿真过程。Generate公司认为在过去，一个设计师可能要等几个小时甚至是一夜的时间来获得一个优化的结果，然后再进行下一个优化过程，进入新的等待周期。Generate让设计者可以评估多达10个或者20个，甚至更多的优化过程，因为所有的处理发生在云中。这将设计周期从一个月缩短到几天或一个星期。

Generate使用的是亚马逊网络服务（AWS）的云平台，所有的数据都是加密的。手上有大量的计算资源，也意味着Generate平台可以执行“大规模定制化的质量优化”设计师可以通过Generate企业API，简单地设置一个Generate工作流程。Jesse Blankenship认为这将真正使设计师们做他们原来不能做的事情。

值得一提的是Generate平台是为制造业的设计所服务的，平台所产生的无缝设计特点使的产品轻松获得最佳的刚性，并且在不同载荷下分配材料。光滑和混合的表面，减少重量，并尽量减少应力集中，从而使设计优化完成后就适应增材制造，而不需要手动重新设计。

Generate平台提供三个版本：免费、专业级、企业级。现在任何人都可以在generate网站注册后在线使用该程序，与所有的SaaS模式软件平台一样，用户也可以按月付费。了解更多信息，访问frustum.com。

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西门子最新版NX™软件（NX 11）的Convergent Modeling技术，实现了数字化产品开发领域的又一重大突破。这一全新的建模范例将极大地简化对小面、曲面和实体组合而成的几何体进行处理的工作，避免耗时的数据转换。开创同类技术先河的Convergent Modeling将帮助工程师为3D打印优化零件设计，全面加快设计流程，让逆向工程成为产品设计领域更普遍、更有效的操作。不仅如此，NX 11还从多方面增强了一体化计算机辅助设计、制造和工程（CAD/CAM/CAE）解决方案，如由最新发布的Simcenter 3D软件所驱动的下一代3D CAE，并通过机器人加工和混合增材制造等工具提高了CAM生产效率。

“西门子不断对核心产品进行投资，以持续交付Convergent Modeling这样的创新技术。我们相信Convergent Modeling将改变数字化产品设计领域的创新规则。”Siemens PLM Software产品工程软件副总裁Joe Bohman表示，“我们预计Convergent Modeling将成为有效处理有小面的几何体的重要工具。作为业内独一无二的最新技术，Convergent Modeling有望显著的节约时间和成本，帮助消除易于出错的返工阶段，而这以往是处理扫描几何体时的常见问题。此外，这一新技术还将消除传统CAD建模的限制，为3D打印进行零件优化。NX11简化了设计流程，并为增材制造的发展提供支持，帮助企业将产品开发的创造性提升至全新的高度。”

产品设计的基础，部分依赖于可用的材料和制造方法。增材制造等新工艺使基于形状进行高效设计成为现实。当然，传统CAD技术本身就是为了支持传统制造方法而创造的。因此，若要使用它们为增材制造进行设计优化，其局限性自然显露无疑。但Convergent Modeling消除了这些局限，为设计人员提供操作灵活性，让他们可以利用增材制造所提供的材料和工艺，快速创建新型的最优形状。

同样的，Convergent Modeling也简化了扫描数据的处理过程。医疗、汽车和消费品等不同行业的用户越来越多地在设计过程中使用扫描3D数据。传统而言，对现有设计进行逆向工程是一个成本颇高、极其复杂的过程，因为扫描的数据要求通过人工将有小面的几何体转换为曲面和实体形态，然后才能将它们用于下一步的建模操作，而这个过程耗时冗长。不规则的形状尤其需要进行大量返工，才能用于3D打印、模具设计、分析以及其它用途。逆向工程的相关过程需要花费数天乃至数周的时间才能完成。但是利用Convergent Modeling，可以将扫描数据作为小面引入，在NX 11中直接进行操作，由此消除映射曲面、创建实体、以及人工创建任何其他形状的步骤，进而大幅减少上述返工。

通过Convergent Modeling，用户可以立即开始使用扫描数据，基于形状创建模具，将其包含于装配体中，对其进行分析，或执行任何其他常规的CAD操作。与此同时， NX 11中还新增了3D打印功能，允许用户直接从中NX进行3D打印； 二者相互结合，显著简化了增材制造过程。这一全新的突破性扫描、编辑和打印工作流程充分利用了微软3D打印功能，并支持3MF格式，有助于确保广泛的兼容性。

此外，NX 11还包含其他多项重要的增强功能。现在，Simcenter 3D支持NX中进行产品性能测试的所有仿真功能，实现产品性能预测。同时，Simcenter 3D还可作为独立的应用，为NX用户在设计和仿真任务之间切换实现无缝衔接。不仅如此，该功能还通过结合业内最佳的几何体编辑、关联仿真建模以及内置行业专门知识的多学科解决方案，加快了仿真流程。快速精准的解算器支持结构、声学、流体、热、运动和复合材料的分析以及优化和多物理场仿真。在NX 11中，Simcenter 3D引入了全新的旋转机械建模和仿真功能、新的内外声场环境、以及针对复合结构损伤分析的显著增强。

NX 11提供的先进制造技术将帮助制造企业增强加工的灵活性和准确性，缩短编程时间，并提高零件质量。NX CAM中的新型机器人编程功能拓展了车间的加工应用范围，利用六轴以上机器人确保大型复杂零件的精密加工。机器人加工功能实现了包括抛光和倒角等功能人工操作的自动化，通过提高可重复性来帮助制造企业交付高质量的零件。此外，增强的特征识别功能实现了多孔零件NC编程的自动化，编程时间缩短多达60%。通过NX CMM Inspection Programming的全新高速循环，进行测量时只需移动侧头即可，而无需移动CMM线性轴。全新的侧头触控方法提高了准确性，并将检测周期的速度提高至原来的三倍。

来源：汽车制动网

应对这样的市场需求，全球科技公司西门子将推出一个新的终端到终端的增材制造软件包，覆盖设计、仿真和生产的解决方案，这个产品生命周期管理（PLM）解决方案将从2017年1月开始商业化。

谈到西门子的PLM，传统制造业对其一点都不陌生，西门子开放式企业解决方案可以助力企业及其合作伙伴通过全球化创新网络进行协作，目前在全世界拥有超过51,000个客户，装机量超过460万套。

根据3D科学谷了解的中航工业旗下的各个生产型企业的状况，中航工业对于PLM软件的采购主要来自美国和法国，其中美国占比53%，法国占比41%。而从品牌方面来看，达索的品牌份额在中航工业的生产型企业中占38%，西门子是29%，PTC是23%。航空航天行业，可以说西门子是PLM 领域的三强之一。

无疑增材制造设备要想不停留在单机运作的状态，而是彻底融入到制造的环节中，将增材制造纳入到PLM解决方案中是非常重要的，PLM对于工厂的运转就像人体的脉络一样，提供一体化设计、全套仿真、数字制造、数据和过程管理。消除了应用程序或过程之间的转换或翻译的需要，并将使得汽车、航空航天和医疗设备行业大大受益。

西门子新的增材制造解决方案将包括：

西门子NX™软件，集成的计算机辅助设计、制造和工程（CAD/CAM/CAE）解决方案

Simcenter™模拟中心组合，一套强大的仿真软件和测试解决方案

Teamcenter®软件，一个广受欢迎的数字化生命周期管理系统

SIMATIC IT以及SIMATIC WinCC生产套件，将业务流程模型和一系列高度集成的功能组件相匹配。控制所有的生产要素，包括物料、设备、人事、规范和程序等，并能与业务和运营系统相结合。这是制造运营管理（MOM）生产的执行组合和制造自动化。

图：西门子拓扑优化，来源3ders

西门子NX软件包含了拓扑优化和Convergent（收敛）建模，NX 设计是一种集成式产品设计解决方案，可简化和加快产品开发过程，面向需要在协同环境中交付创新产品的工程师。与仅支持 CAD 的解决方案和封闭型企业解决方案不同，西门子NX 设计能够在开放型协同环境中的开发部门之间提供最高级集成。

Convergent(收敛)建模，是一个全新的建模范例，将有助于工程师优化3D打印的零件设计，加快整体设计过程，并提供扫描打印功能，使逆向工程更有效。它也将简化建模工作过程中的几何形状组成过程，而不需要耗时的数据转换。与拓扑优化一起，Convergent（收敛）建模将有助于制造商降低设计的材料成本，同时保持零件要实现的核心性能。

图：西门子为增材制造而设计，来源3ders

除了使用生成的设计技术，NX设计软件包还可以帮助用户自己编写的3D打印设计，无论是金属或塑料部件，使用粉末床或多射流打印技术。NX提供激光金属沉积和数控编程模型的制备，包括混合增材制造机床的加工仿真。而对于熔融挤出塑料的打印方式，西门子还提供一种新的多轴机器人熔融沉积成型（FDM）编程技术。NX软件也处理后处理操作，包括数控加工以及其他必要的后处理加工过程。

图：西门子混合增材制造的加工仿真，来源3ders

Simcenter 3D 现在支持西门子用于预测产品性能的全部仿真功能。 NX CAE 中现有的全部功能以及许多新功能，现在都包含在 Simcenter 3D 中。

Simcenter 3D 为 3D CAE 提供统一、可扩展且开放的环境，而且连接到设计、1D 仿真、测试和数据管理。 Simcenter 3D 将一流几何体编辑、关联仿真建模以及多学科解决方案完美结合，加快仿真流程。有助于分析自动化迭代过程中的多物理性能，包括振动、流体动力学和传热的设计和优化。

Teamcenter 性能分析通过深入挖掘的方法，系统地发现和解决 PLM 系统性能问题。可以用来监督生产过程本身，控制各种增材制造技术的加工过程。PLM 系统性能问题可由基础设施中的许多因素引起，包括数据库服务器、应用程序和 Web 服务器、客户端工作站以及物理网络。 此外，还需要基于所部署的解决方案优化 Teamcenter 配置、第三方软件、安全层、集成和用例。

Teamcenter 性能分析按照 Siemens PLM Software 最佳实践和方法检查您的 Teamcenter 环境、分析设置、检查用户和系统事务日志并彻底测试性能用例，以发现潜在的瓶颈。

西门子PLM软件公司总裁兼首席执行官Tony Hemmelgarn说“这仅仅是新一代生产能力的开始，西门子致力于提供软件技术与工具，如Convergent（收敛）建模，支持端到端的流程优化、拓扑优化和3D打印准备，这套PLM是专门为增材制造进入产业化所准备的”。西门子将于2017年1月开始正式推出端至端的增材制造解决方案。

3D科学谷认为一个太小的应用领域是无法运用像西门子PLM这样的产品生命周期管理软件的，西门子花费如此大的精力研发适合增材制造的端对端的软件解决方案更加说明增材制造的应用面即将全面打开，进入产业化领域。

增材制造与自动化的结合以及产业化时代的到来，那么关于增材制造的市场前景发展预测，3D科学谷认为恐怕所有的目前的市场研究机构都需要重新审视各自预测的数据了。

备注：3D科学谷并未收到西门子关于对Convergent建模的官方翻译，收敛一词只是3D科学谷的书面翻译。欢迎谷友文后评论补充。

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