Oqton

其中一个例子是太空推进解决方案提供商 Agile Space Industries。该公司总部位于美国，生产推进器和火箭发动机，提供从设计、3D 打印服务、减材制造到测试能力的一切服务。

他们的客户包括像 Astrobotic 这样的月球探索公司，其 Griffin Mission One 计划于 2024 年向月球南极运送 NASA 漫游车，以及旨在数据准备可持续的地球和月球生态系统的 ispace。以及其他几个月球任务。

增材制造是火箭推进器和发动机的先进制造方法之一。“对于太空应用的发动机部件，重量是一个重要因素，”Agile Space Industries 的高级增材制造工程师达斯汀·克劳斯 (Dustin Crouse) 表示：“增材制造为设计空间带来了无限的可能性。它使我们能够大幅减少质量并快速迭代新设计。”

公司依靠 Agile Space 快速获得最先进的解决方案。“我们可以在几周内完成从设计、制造到组装和热火测试的整个过程。传统上，完成一次设计迭代需要数年时间，”克劳斯解释道。“我们的工程师发布设计两天后，我们就可以制造竣工零件。这真是令人难以置信。”

Agile使用Oqton 的工业3D打印软件3DXpert来高效生产3D打印零件。

 确保生产的可追溯性

事实证明，该软件对于保持数据准备之间的一致性至关重要。当开发工程师将零件交给生产工程师进行数据准备准备时，最好的做法是“锁定”一组参数并限制可以更改的内容，以确保零件保持不变。

在Agile，生产工程师在“操作员”环境中获取文件，这是一个他们可以移动零件、删除组件和更新序列号的工作空间，但其他软件功能被锁定。“这使我们能够将数据准备准备工作交给操作员，而不必担心他们可能会意外更改零件的打印方式，”克劳斯解释道。

使用操作符还可以节省重新切片的时间。“当您在常规3D打印环境中更新序列号时，您必须重新切片零件 – 这可能需要几个小时。在 3DXpert 中，您可以在操作员环境中打开已切片的零件，只需重新切片零件标签即可。只需几分钟，”他补充道。

“我们目前正在研究需要一个半小时才能切片的大型部件。如果每次更改序列号时都必须迭代并重新切片整个组件，则需要额外的一个半小时。使用Oqton系统，只需几分钟，”克劳斯解释道。

 切片并忠于设计

Agile Space Industries 增材制造总监 Kyle Metsger 指出了 3DXpert 为其切片流程带来的多项优势 – 节省时间、消除可变性和降低硬件要求。这些源于一项功能：使用3D打印机指定格式，对三维模型进行切片计算。

其他3D打印软件需要用户将模型转换为 STL 文件才能进行切片。这曾经给 Metsger 带来了许多操作难题，其中最大的问题之一是对原始几何形状的转换误差。

“我们的每一个组件都具有精细的通道、精细的特征和严格的公差。当您采用 CAD 模型并将其转换为STL时，您会创建原始几何形状的近似值、这个会带来误差。由于我们正在3D打印直径数千的孔和通道，因此尺寸变化很难控制。”Metsger 解释道。

” 转换为STL会导致几何图形出现偏差，这也意味着您正在以未知的方式重新定义特征。这是一种风险，但是在使用3DXpert时根本不需要处理这种风险。”

Benjamin Graybill

Senior additive manufacturing engineer,

Agile Space Industries

修复STL是可能的解决方法，但根据 Metsger 的经验，编辑客户几何图形很难确保完全满足法规要求。

Agile Space的高级增材制造工程师本杰明·格雷比尔 (Benjamin Graybill) 强调，变化会导致其他重大问题。“转换为STL会导致几何图形出现偏差，这也意味着您正在以未知的方式重新定义特征。这是一种风险，但我们在 3DXpert 软件中根本不需要处理这种风险，”他说。

“我们所有的产品都是性能驱动的，但性能本质上来自于功能。我们越忠实地数据准备这些功能，即使在精细的分辨率下，我们就越能代表设计，”格雷比尔补充道。

 快速数据准备

最大的改进之一是切片时间、硬件要求和小文件大小。

由于许多内部功能和高分辨率，Agile Space Industries 制造的许多组件都有一个非常“强大”的CAD模型。复杂的CAD几何形状会产生大型STL文件。大的STL文件需要大量RAM。

“当您将我们的一个CAD模型转换为STL时，它可能会达到1GB或更大。该大小的文件的硬件要求逐渐增加。我们曾经遇到过这样的情况：在数据准备软件中移动文件，并且加载需要20分钟。在3DXpert中，您可以对原生 CAD模型进行切片，并且 RAM 要求要小得多，”Metsger解释道。

当他们在没有使用3DXpert软件的情况下3D打印4英寸推进器喷射器组件时，数据准备需要14小时，并且STL文件中存在1到5微米的偏差，具体取决于分辨率。

这对他们的工作流程产生了重大影响。“我们过去常常在工作日进行数据准备，然后让计算机通宵运行来对文件进行切片。我们无法在同一天3D打印该零件。借助3DXpert软件，我们发现从数据准备准备到机器的总时间减少了 60% 到 70%。”Metsger 补充道。

” 我们过去常常在工作日进行数据准备，然后让计算机通宵运行来对文件进行切片。我们无法在同一天打印该零件。借助3DXpert软件，我们发现从数据准备准备到机器运行的总时间缩短了60%到70%。”

Kyle Metsger

director of additive manufacturing,

Agile Space Industries

 两个生产基地，一个数字线程

3DXpert 的另一个重要优势是可以轻松地为在不同位置运行的项目创建单个连续的数字线程。

Agile Space Industries 在宾夕法尼亚州芒特普莱森特和科罗拉多州杜兰戈的两个工厂生产零部件。格雷比尔认为，两个站点之间的顺畅通信和文件传输是其运营不可或缺的一部分：“当您创建关键任务组件时，即使是数字线程中的小错误也是不能容忍的。我们需要在整个制造过程中建立一条无懈可击的数字主线。”他解释道。

“3DXpert 软件减少了数字线程中的痛点和瓶颈。将我们所有的数据准备工作集成到一个软件中，简化并减少了转换过程或团队之间简单交接中发生错误的可能性。”Graybill 补充道。

 金属3D打印机和3DXpret集成

总体而言，Agile 的增材团队发现3DXpert的功能优于其他3D打印软件，因此他们决定在正式集成之前将其应用到所有四台通快 TruPrint 金属3D打印设备上。
他们与3DXpert 团队携手合作，从头开始数据准备 TruPrint 1000、2000 和 5000 3D打印设备的处理环境。“我们从请求 3DXpert 帮助将软件与我们的机器集成到在几周内全面实施。这不仅证明了他们的技术专长，也证明了他们对客户的价值。”克劳斯补充道。

如今，3DXpert软件和通快TruPrint 设备集成提供了无缝的增材制造工作流程，使更广泛的组织能够进行工业规模的3D打印。

但关系并没有就此结束。Agile 和 3DXpert 团队定期会面讨论用户驱动的改进。Crouse 赞扬 3DXpert 的客户服务，“软件提供商并不经常与其客户进行个人接触。如果我打电话，他们就会接听。我可以信赖 Oqton 团队会认真对待我的要求，这体现在我们所看到的持续流程改进中。”

Agile Space 认识到他们只触及了3DXpert软件功能的表面。他们相信与 3DXpert 的合作将使他们能够快速实现新功能，并为他们提供超越竞争对手的领先优势。

 关键要点

• 节约 60%～70% 3D打印数据处理时间
• 通过直接从CAD模型进行切片来避免设计——制造误差
• 压缩复杂推进器模型数据的大小

Oqton 基于3DXpert软件发布的《增材制造设计手册》。

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3D打印是一项相对较新的技术，在自动化方面落后于钣金制造等更成熟的制造工艺。为了使增材制造的应用更加简化，Oqton 开发了可摘局部义齿 (RPD) 支架的自动分区功能，这一功能可以每天为牙科技师节省时间。这是机器学习将训练有素的员工从繁琐的任务中解放出来并改变牙科生产的完美案例。

© Oqton

Bertram Dental Lab 是最早尝试此功能的实验室之一，它是美国一家大型 RPD 制造商。自动化是他们在Oqton Manufacturing OS中发现的主要优势之一，并且他们在 RPD 细分方面看到了重大进展，这是他们一直希望实现自动化的流程。该实验室的共同所有人蒂姆·伯特伦 (Tim Bertram) 解释道：“只有知道牙科实验室人工智能用途的人才能真正开发出这种能力。”

让我们仔细看看基于人工智能的分区是如何工作的。

 3D打印局部义齿支架

偶尔会出现一种远远优于以前使用的任何技术的制造技术。如今 RPD 支架的金属 3D 打印就是这种情况。

在一些实验室中，它已经完全取代了手工铸造。它的工作流程更简单，并且可以生产出更合身、更坚固、符合审美期望的产品。

也就是说，3D打印也需要牙科技师做大量的工作，其中很大一部分涉及重复性任务。这不可避免地让人想起支撑结构。

如果没有支撑结构，就不可能成功3D打印某些零件。然而，支撑结构的存在将导致劳动时间、材料成本和后处理工作的增加。

许多牙科技师花费数小时为 3D 打印 RPD 准备数据，包括手动调整软件生成的支撑。一些软件公司声称提供了解决方案。他们提出了标准支持策略，建议可应用于牙科零件和工业零件。这将使牙科技师能够自动生成正确的支撑。

这只是部分准确。虽然这些标准策略确实考虑了零件的悬伸和位置，但这种自动化水平并不能为 RPD 支架提供令人满意的结果。

RPD支架中所需的支撑量在很大程度上取决于零件的截面 – 扣环需要更密集的支撑，而板需要更少的支撑。技术人员了解如何调整支撑，因此他们会调整自动生成的支撑。这项工作每天可能需要几个小时。

简而言之：RPD 支架的3D打印支撑结构生成非常耗时、劳动密集且成本高昂。

 AI为3D打印提供支持

更简单的支撑生成的解决方案在于特征分区。

支撑的密度和数量取决于 RPD 支架的区域，因此需要自动化的任务是识别支架的所有区域，我们称之为分区。如果我们希望软件能够大幅提高效率，那么它对局部义齿的分区精度必须与牙科技师相同，这一点至关重要。

Oqton 通过将 AI 与其他技术相结合，实现了 RPD 自动化分区。这种类型的任务非常适合人工智能。开发此功能的 Oqton 工程师 Vice Rončević 和 Anthony Rathé 解释了该过程的工作原理。

“RPD 分区识别是人工智能与其他基于几何的技术协同工作的一个很好的例子，” Anthony 解释道：“这个系统的核心是基于人工智能的。它可以可靠地识别 RPD 支架的基本区域 – 卡环、连接体、固位网。然而，这并不能直接生成完美的区域分区，所以用途有限。它需要与其他方法相辅相成。”

（AI 会预测上传到 Manufacturing OS 的 RPD 3D 模型的各个部分，这些部分以不同的颜色进行标记。）

由于局部假牙需要适合每个人的解剖结构，因此它们的变化很大。变异性是泛化的一个很好的候选者——这正是人工智能的优势所在。

第一步是在现有的分区 RPD 上训练人工智能模型，以便它可以概括和预测以前“未见过”样本的分区。

这产生了一个能够识别 RPD 的某些区域的模型，但还需要更多细微差别。“训练结束后，人工智能可以预测 RPD 的基本区域，”Vice 解释道：“然而，还有其他区域和次区域需要不同的支撑设计策略，因此人工智能结果也被扩展以考虑这些问题。”

额外的区域至关重要。扣环需要贴合良好，这意味着它们需要非常精确地打印，并且需要正确的支撑策略。橙色区域需要支撑，内部红色部分根本不应该有任何支撑。

为了扩展人工智能预测，该团队使用了一种称为“区域生长”的基于几何的技术，与后处理管道相结合，以消除预测中的小误差。这种自动分区策略可以识别所有相关区域。

 自动化3D模型分区的更广泛潜力

自动分区是 Oqton 专门为 3D 打印局部义齿开发的一项功能，但其潜力超出了这一领域。将任何部件分区成其组成特征对于许多下游应用都很有用。
CNC 铣削和零件识别分类、打标和连接杆自动生成只是可以从自动分区中受益的几个过程。由于它能够提高生产效率，Oqton 的专业人工智能团队将继续致力于进一步推进这种方法。

了解牙科实验室如何通过自动化提高效率，并克服牙科行业的劳动力挑战，敬请关注Oqton发布的《人工智能与数字化齿科制造自动化》实用指南，助力解锁牙科实验室的自动化未来。

本实用指南将为您介绍:

• 牙科实验室自动化前景与收益
• 中小型牙科实验室也需要实现自动化吗？
• 人工智能、云计算、万物互联先进制造黑科技在义齿制造的应用
• 义齿生产数字化面临的挑战
• 义齿生产的自动化实施步骤

与Oqton一起在人工智能和自动化时代让您的牙科实验室面向未来。

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Oqton的愿景不仅是创造革命性的增材制造技术，更是引领一个更可持续、智能化和高效的未来。Oqton追求数字化、质量卓越以及持续的AI创新，为客户提供更高质量、更个性化的制造解决方案，为世界创造更美好的未来。

让我们从您对中国市场的印象开始。您提到这是您很久以后的首次访问。您对中国及其市场有什么印象？

中国市场令人深感震撼，我见证了卓越的创新、丰富的文化以及聪明才智的人才。

-Roy Sterenthal

Roy Sterenthal：

我对中国非常喜爱，这次访问意义非凡。多年来，这是我首次踏足中国，而我期望未来有更多机会频繁地回访这个国家。中国市场令人深感震撼，我亲眼见证了卓越的创新、丰富的文化，以及聪明才智的人才。在这次访问中，我亲自拜访了一些客户和合作伙伴，深入了解了中国市场的需求和趋势。我坚信，与中国合作伙伴一起，我们将在创新和增长方面迎来广阔的机遇。

Oqton在上海设有开发和销售办事处。您能告诉我们更多关于您在中国的战略计划吗？

我们致力于在全球范围内推动增材制造的广泛应用。

-Roy Sterenthal

Roy Sterenthal：

当然。Oqton在上海设立了产品研发和商务销售办事处，这明确展示了我们对中国市场的坚定决心和扩大投资的策略。我们深知中国及其市场的重要性，我们坚信中国将在未来几年成为我们的关键增长市场。特别是在中国未来的增材制造领域，我们意识到其巨大潜力，因此我们怀着坚定的信心，愿意在其中扮演积极的角色。为了实现这一目标，我们计划加大在制造领域的投资和扩展，致力于在全球范围内推动增材制造的广泛应用。这不仅是一项战略决策，更是我们对中国市场的承诺和未来的扬帆起航。

谈到增材制造，您能分享更多有关Oqton在该行业中的角色，以及最近与贝克休斯的合作伙伴关系吗？

推动按需制造，实现质量管理的追踪、可重复性和认证，以及增材制造和合作伙伴市场拓展。

-Roy Sterenthal

Roy Sterenthal：

当然。Oqton一直致力于与所有客户和OEM合作，提供卓越的解决方案，推动增材制造的广泛应用。最近，我们与贝克休斯签署了一项战略合作伙伴协议，贝克休斯是全球石油和能源领域的领军企业，拥有多年的增材制造经验和研究。这一合作标志着我们的愿景，即与卓越的合作伙伴一起，共同推动增材制造领域的创新技术和应用市场。

我们与贝克休斯的合作重点关注多个领域，包括推动按需制造，实现质量管理的追踪、可重复性和认证，以及增材制造和合作伙伴市场拓展。

此外，我们也在与所有主要的增材制造OEM密切合作，确保我们能够共享愿景和路线图，以更好地满足我们共同客户的需求。我们一直在倾听用户的声音，不断应用持续改进的开发周期，以便迅速适应和响应客户提出的新想法、新技术和新应用。这一切都是为了确保我们的合作伙伴和客户能够享受到最先进的增材制造解决方案，从而在市场竞争中保持竞争优势。

在您看来，Oqton未来将在增材制造方面投资哪几个方面？

我们致力于提供个性化、易用、自动化软件工具，为客户降低每个零件的成本，提高生产效率。

-Roy Sterenthal

Roy Sterenthal：

当谈到Oqton未来的增材制造重点时，我们软件聚焦在解决四个关键领域的挑战：增材制造可持续性、数字化、质量管理以及人工智能技术的自动化应用。

首先，增材制造可持续性一直是我们的核心关注点。我们希望通过提供成型仿真方案来减少打印过程中的试错，以帮助客户减少资源损耗。同时推动按需制造应用发展，帮助客户减少库存、应对制造供应链挑战。我们还在积极探索例如碳颗粒捕获器等专用应用，以减少工业对环境的负面影响。

其次，我们强调数字化的重要性， 利用Oqton Manufacturing OS生产管理系统完成数字线程闭环。这将帮助我们的客户更高效地管理生产流程，确保资源的最佳利用。同时，我们致力于提供个性化、易用和自动化软件工具，为客户降低每个零件的生产成本，提高生产效率。

增材制造设计（DfAM）当然也是我们的关注点之一，我们希望赋予设计师更多的自主权，以创造出更具创新性和性能卓越的产品。

最后，质量仍然是我们关注的核心。我们将继续关注整个工作流程的可重复性，确保生产过程的可预测性。同时，我们积极探索人工智能的应用，以实现自动化的决策和过程控制，以提高产品质量。

这些是我们未来的战略重点，我们将不断努力，确保与我们的合作伙伴一起推动增材制造领域的创新和发展。

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 隐式建模挑战

参与3DXpert隐式建模挑战,在限定时间内施展您的CAD设计绝技,获得独特奖品!此次活动旨在推广3DXpert软件多样化的应用场景,并让观众亲身体验其轻松上手的隐式建模工具。

 结构优化挑战

参与结构优化挑战,在限定时间内施展您的工艺设计绝技,获得独特奖品!此次活动旨在推广3DXpert软件多样化的应用场景,并让观众亲身体验其轻松上手的支撑设计和成型仿真工具。

结构优化示意

• 左：原始零件
• 右：原始零件的仿真结果
  
• 左：结构优化1
• 右：结构优化1的仿真结果
  
• 左：结构优化2
• 右：结构优化2的仿真结果
  

Oqton以“加速制造变革”为愿景,通过自主研发的端到端数字化制造软件系统,助力制造业实现数字化转型。Oqton软件和系统深度融合了三维扫描、增材制造和人工智能技术,帮助企业建立数字化产品、工艺和产线知识库,实现设计到生产的全流程数字化和智能化,大幅提升制造效率和质量。Oqton致力于通过软件创新,引领传统制造业步入数字化新时代。

2023年TCT 亚洲展（9月12-14日）参与增材制造设计挑战，与Oqton团队一起探索3D设计的无限可能!

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点阵晶格结构是一种具有低密度、高强度和卓越力学性能的材料结构。它们通常采用周期性、多孔的基本单元排列组合，形成具有规律性和稳定性的几何图案。晶格结构在多个领域，如材料科学、建筑学和航空航天工程中具有广泛的应用，因为它们能够减轻质量、增加刚度和抗冲击性，同时具有良好的疲劳和形变恢复性能。

晶格结构在20世纪的许多研究中得到了逐步发展。20世纪80年代和90年代，随着计算机辅助设计 (CAD) 和计算机辅助制造(CAM) 技术的发展，晶格结构的设计和制造变得更加精确和高效。然而，晶格结构的快速发展要归功于21世纪初增材制造-3D打印技术的突破。这一技术使得设计和制造复杂的几何形状和拓扑结构成为可能。随着3D打印技术的发展，越来越多的研究和应用集中在晶格结构上，导致了这一领域的快速增长。

尽管晶格结构可以带来诸如降本增效、提高能量吸收效率等多重好处，但它的数据量往往比普通实体零件要大得多，因此也更难仿真、数据处理时间也会更多，以致于阻碍着晶格结构的进一步普及应用。那么，有没有一款得力的设计工具，能够帮助设计师遵循增材制造设计（DfAM）规则，成功开发集成了晶格结构，并且具有增材制造可行性/可打印性的产品呢？3DXpert 软件或许就是答案。Oqton 在基于3DXpert软件发布的《增材制造设计手册》中，以热交换器等案例揭示了增材制造晶格结构的设计规则。接下来，让我们通过热交换器案例，来感受3DXpert 为晶格结构增材制造设计与生产带来的助力。

 热交换器

根据3D科学谷，3D打印热交换器设计中的多孔结构可以根据它们的孔隙连通性（开放和封闭孔隙）以及孔隙拓扑和尺寸的规律性（随机和非随机）进行分类。有序的孔形状满足细胞向内生长所需的互连性，具有非随机设计的多孔结构涉及基于点阵晶格和 TPMS 的晶胞。为了实现所需要的产品性能，需要优化诸如孔形状、孔径、孔隙率、孔互连性和微拓扑表面特征等物理特性。3D打印与TPMS螺旋结构结合，能够开发更小、更轻、更高效的热交换器可以帮助开发需要更少功率的制冷系统，或者可以开发更有效地实现冷却的高性能发动机。

下面是一个通过3DXpert软件设计的热交换器。案例将演示热交换器的内部流道、表面翅片设计。该热交换器设计中需要用到晶格设计和管路设计，步骤分解中，对晶格相关的内容将进行详细说明。

设计需求是基于原始的设计空间，设计内部换热流道、表面翅片和进出口流道。晶格的设计区域和最终的设计效果如图1所示。

图1 从实体到热交换器设计结果

l 热交换器晶格结构设计

使用3DXpert 隐式建模功能，选择Gyroid（螺旋二十四面体晶体，是一种常见的三周期极小曲面结构）为基础的晶格单元，通过单元大小和厚度设置对应的尺寸参数，基础参数设置界面如图2所示。

图2：Gyroid晶格设置

根据3D科学谷，Gyroid-螺旋是一种多孔轻质结构，是一种三周期最小表面 (TPMS)结构。可以在许多生物膜中找到，陀螺的结构自然设计为具有最小的表面积。热交换器、人体植入物、催化载体、纳米多孔膜、光子晶体和仿生材料是它的一些工程应用。研究人员发现，TMPS 结构的设计是可行的，但在引入 AM-增材制造之前很难制造。

下图左图为标准的Gyroid, 右图为修改后的Gyroid。该案例中使用到的是左图中的Gyroid单胞，基于标准Gyroid数学模型进行了微调。下图左图中可见，保存为HEX- thin1模板，便于之后调用。到此操作完成了内部换热流道的主体设计。

图3 : 晶格设置结果

如图4,仔细观察换热流道的主体结构，底、顶为流道截面，之后需要做流道进出口设计。

下图是在其长度方向上的剖视图，可以看到一条条联通的换热流道。四个侧面中，其中一对相对的面结构完整，形成封闭的外部区域。如图5所示。

图4: 换热流道

图5: 设计结果

四个侧面中的另外一对面结构较为破碎，如图6所示，之后会进行额外封闭处理。将设计区域转化为晶格后，其各个面的特征不一样。接下来是对不同面的处理。两面进行流道设计，侧边破碎面进行封闭，另外一对侧面保持其设计。

图6 : 侧面视图

两端面的流道设计，使用了流道设计功能，通过特征截面进行流道建模，下面的图展示了从单一流道，到多个流道，从单层到多层的设计过程。此过程完成了端面流道的设计，如图7。

图7:流道设计流程

破碎的侧边面封闭采用了直接的拉伸建模，进行封闭。未封闭、拉伸过程、封闭后效果如下展示。

图8:封闭破碎的对面结构

对于封闭后的侧面添加表面网格，可以起到表面加强筋的作用。利用表面网格的功 能，选择需要添加表面网格的区域，设置表面网格线，设置2D蜂窝及其相关形状参数，即可获得表面网格(图8)。修改表面网格参数，可以得到不同的效果，图9的表面网格主要作用是表面加强筋的作用，右图的表面网格可以作为散热翅片。

图9:加强筋设计(网格线表面晶格)

图10:不同网格线设置的效果

l 热交换器流道设计

热交换器的作用主要是利用流体的流动来传递热量，从而达到预期的加热或冷却效果。通常热交换器需要为冷热两种介质分别设计两个流道区域，即冷区流道和热区流 道。为了追求热交换器的高换热效率，必须设法提高冷区和热区交界的界面表面积/ 容积比。

使用Gyroid、Schwarz 等TMPS (三周期极小曲面)特征作为换热壁面的设计越来越多，在设计时需要注意：

• TPMS结构的选择和结构的进一步优化， 在以上晶格设计部分有介绍。图11是创建TPMS结构后，对热冷流道的预览。

图11

• 冷热区域的接口封闭设计。由于TPMS结构设计后，在同一个口，会有热和冷两个流道，如不进行封闭，则无法使用。封闭即指在热流道口将冷流道的通道封闭；在冷流道口将热流道的通道封闭。

图12

• 漏液检测(或封闭性检测) 。用来检测TPMS 结构在进出口或者管壁处是否有缝隙。如下所示，在左侧热进口处提示漏液，说明之前的接口设计有瑕疵，通过参数的调 整，可以得到封闭的效果。

图13 漏液检测

• 热交换体积、表面分析。根据冷热流道体积、面积的统计，可以作为最基础的换热器设计参数。

最终设计热交换器效果如下图所示：

图14:最终换热器设计效果

 从设计到仿真3DXpert 一站式解决方案

在设计端，3DXpert软件提供丰富的晶格类型，以覆盖绝大多数为增材制造而设计的（DfAM）应用场景。

但仅仅只有晶格是远远不够的，还需要考虑增材制造的生产特点，设计可行的方案。这当中也包括了可打印性验证。通过3DXpert内嵌的仿真功能，设计师可以自动识别晶格和零件，并针对晶格部分进行独特快捷的晶格仿真。此外，因为3DXpert的软件一体性，非常容易可以给晶格和零件的其他部分区分开来，提供不同的增材制造扫描策略。

Oqton 基于3DXpert软件发布了《增材制造设计手册》，从增材制造零件摆放、设计规则、晶格结构、拓扑优化、管路设计、增材制造生产，六个角度揭示如何在一个软件环境内完成增材制造设计和工艺设置。

如果仍按照传统方法进行增材制造零部件的设计，则无法充分利用增材制造的独特性。这往往会导致增材制造-3D打印失败，无法实现期待的效果。《增材制造设计手册》正为此而生，它将为您揭开设计奥秘，正确运用增材制造的独特之处。对于具有设计挑战的晶格结构而言，《增材制造设计手册》为企业产品开发团队如何实现产品从设计到生产的无缝衔接，提供了参考。

历时 6 个月专家采访和应用研发
50P “增材制造设计”封面选题
探索 10+ 种增材制造设计模型
呈现 5 大增材制造设计模块

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目录

00. 序言
01. 零件摆放
02. 设计规则
03. 晶格结构
04. 拓扑优化
05. 管路设计
06. 生产

零件摆放指的是确定零件在打印时的放置位置和角度。摆放会影响后续的支撑结构生成和打印后处理。有些设计还需要根据摆放进行优化。

对于一些有明显结构特征的零件，像模具或涡壳，调整摆放角度的余地不大。而其他零件，比如支架，需要选择一个合适的摆放角度，既便于设计支撑结构，也要考虑打印过程中与刮刀碰撞的风险。总之，零件摆放对成功打印至关重要，需要充分考虑零件结构特点，综合确定最佳摆放方案。

金属3D打印也有其特定的设计规则需要遵循。前面提到过要考虑零件的角度和摆放方向，这影响打印结果。另外，设计支撑结构也非常关键。设计时不仅要考虑支撑本身，还要全面考虑支撑对零件整体的影响。通过优化结构设计，可以调整支撑的强度，或者减少不必要的支撑。本章将重点解释设计时需要注意的支撑相关规则，以及一些需要优化的特殊结构，以指导设计者进行金属3D打印设计。

晶格结构是一种具有周期排列的多孔结构，由重复的基本单元格组成。它们密度低但强度高，具有优异的力学性能。晶格结构广泛应用于材料科学、建筑、航空航天等领域，因为它们可以在不增加重量的情况下提高刚度和抗冲击性，同时还有良好的抗疲劳和形变恢复能力。由于这些独特优点，特别是增材制造工艺可以在成本、成型可能方面完全量产晶格结构工件，晶格结构被广泛使用在航空航天、汽车、医疗、能源、建筑等许多工程应用中。随着科技进步，晶格结构在实现高性能、轻量化方面的应用潜力还将进一步扩大。

拓扑优化是一种数学优化方法，它根据给定的负载、约束条件和性能指标，优化设计域内的材料分布。它通过在设计域内找到最优的材料布局方式，从而获得最优的结构性能，实现轻量化设计。由于拓扑优化生成的结构形状复杂，使用传统制造方法很难实现，增材制造成型技术的成熟使得拓扑优化设计方法逐渐扩大应用。

3D打印可以自由设计复杂流道，这是其巨大优势。但流道设计还需考虑材料、空间、流道功能等多方面因素。虽然3D打印拓宽了设计自由度，流道设计仍需遵循一定逻辑与约束。要综合评估流道形状、结构参数、打印材料、后处理等各种因素的相互制约关系，优化流道的几何结构，以实现流体功能的最佳匹配。

在熟悉金属3D打印的相关规则后，可以进行零件的优化设计。但是由于打印过程的不可预测性或零件结构的复杂性，可以利用增材制造过程仿真来预测可能出现的风险。仿真结果可以帮助优化支撑设计，进行预变形控制尺寸，或者平衡打印过程中的热量累积。本节通过案例详细阐述设计优化迭代的过程，利用仿真分析指导设计改进。

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