隨著技術進步不斷影響全球各行業，增材制造（AM）變得日益普及。預計到2030年，其全球市場規模將達到761.6億美元，在2022年至2030年期間預計將以20.8%的年復合增長率增長。1

環境問題增加了增材制造的吸引力，因為許多公司正在尋找能夠提高效率同時降低材料成本的方法。為了實現這一平衡，許多制造商正在進行數字化轉型，并采用新的技術和方法。仿真和增材制造可為這一轉變提供支持，幫助制造商在打印之前完成對3D部件的設計、測試和驗證，從而節省時間、材料和成本，同時有助于提高部件質量。

美國企業3D Printing Corporation, K.K.在日本的分公司（3DPC）將仿真與增材制造相結合，通過提供戰略3D打印服務的一站式解決方案，幫助制造商開發替代供應鏈。為了保障供應鏈，并為制造商應對意外中斷做好準備，3DPC為制造商提供增材制造部件和服務，以優化其工作流程并幫助實現數字化。從玩具公司到空間站，3DPC與多個行業和市場開展合作。

通過Ansys初創公司計劃，3DPC能夠以較低成本獲取Ansys的多物理場仿真工具，使用Ansys的仿真技術來確保其3D打印部件和材料的準確性和耐用性。通過Ansys的高精準預測分析，3DPC可驗證工程動力學，包括結構完整性、熱問題、流體流動和沖擊，同時降低材料成本、優化其增材制造服務并擴大其客戶群。

3DPC的設計人員使用Ansys Fluent分析離心機翼周圍的流體流動

接受挑戰：仿真助力緩解增材制造難題

3DPC會用到各種材料，包括樹脂、金屬和復合材料。在增材制造中，預測變形對于成功構建部件、降低成本并避免大量打印錯誤至關重要。3DPC使用Ansys的多物理場仿真工具，提前分析和預測熱變形并修改參數。

在構建部件時，強度和重量同樣重要，因此需要找到兩者之間的平衡點。制造商努力尋求堅固的部件，而他們的客戶則要求部件實現輕量化。為了達到這一平衡，3DPC采用熔融沉積成型（FDM）方法，并結合Ansys Mechanical和應用拓撲優化。該團隊在考慮FDM方法的各向異性的同時對強度進行評估，并將其應用于拓撲優化模型。在采用這種方法的一個示例中，3DPC成功地將重量減輕了20%，而并沒有降低其強度。通過使用Ansys仿真技術，該團隊能夠修改設置和參數，例如邊界條件，直到達到理想的比率。

使用Ansys Fluent仿真離心泵周圍的流體流動

使用Ansys Fluent仿真離心泵葉輪周圍的流體流動

對于熱分析，3DPC集成了Ansys Fluent來評估熱交換效率，以及Ansys Additive Suite來預測采用粉末床熔融（PBF）方法的熱變形。此外，3DPC還使用Ansys LS-DYNA評估彈性體材料的抗沖擊吸能能力，使用Ansys Discovery分析網格數據。

3DPC首席執行官Alexander De Vore表示：“如果沒有Ansys初創公司計劃，我們就無法采取有效措施來探索Ansys提供的所有不同模塊解決方案。其中一些解決方案對我們流程的不同階段帶來了意想不到的好處。Ansys解決方案帶來的廣泛洞察，幫助我們發現了為現有業務帶來增值的新方法。”

除了減輕部件重量之外，3DPC還減少了材料用量，并提高部件性能。例如，Ansys的工具可幫助3DPC量化晶格?結構等增材部件的?剛度。這種洞察不僅能改進部件，而且還有助于3DPC為客戶創建更強大的業務提案，并能夠利用仿真以虛擬形式說明部件特征。憑借這些優勢，再加上Ansys的快速仿真周期，3DPC能夠縮短銷售時間，加快生產速度，并贏得新客戶，從而提高投資回報（ROI）。

借助仿真讓客戶滿意

3DPC主要提供四大服務：設計工程，包括多種AM技術，例如PBF和熔絲制造（FFF）；由3DPC日本工廠的設備制造；硬件集成咨詢；以及客戶可以通過電子方式下單和跟蹤訂單的數字平臺。

通常，3DPC的客戶包括這樣一些公司：迫切需要部件、想要利用AM幾何結構的高性能組件，或正在考慮系統采用AM但不確定如何開始。

為了滿足客戶對更快部件生產的需求，仿真可幫助3DPC對模擬組件進行數字化，并在更短的時間內根據客戶規范定制部件。在一個實例中，3DPC幫助一家全球規模的大型企業將交付周期縮短了大約20%。

De Vore指出：“通過使用我們多年來開發的一些軟件模型和設計啟發方法，我們能夠避免大量的試錯。”

對于希望使用AM幾何結構提高部件性能的客戶而言，仿真可幫助3DPC克服一些常見的挑戰，例如重量、熱動力學和電磁屬性方面的工程動力學。大多數客戶已經探索了傳統幾何結構，并將尋求增材制造的新功能。3DPC通過提供從材料選擇到性能測試和材料開發的集成服務，來滿足這些需求。

隨著增材制造的吸引力和普及程度不斷提高，許多企業對該技術很感興趣，但對其加工并不熟悉。對于這些潛在客戶，3DPC可提供硬件咨詢服務，以評估特定需求并討論可能的解決方案。

借助Ansys仿真提供的關鍵洞察，3DPC可以檢測出可能的缺陷，例如金屬中的孔隙率，這種缺陷可能在加工過程中因空氣殘留而發生

面向未來的制造

通過在整個AM加工過程中集成Ansys的仿真技術，3DPC可以應用重要的數據驅動洞察，該團隊認為這些洞察至關重要。

De Vore表示：“這種類型的數字建模非常重要，因為AM是一個連續的過程。”

展望未來，該初創公司將繼續利用Ansys的仿真技術強化其業務，并計劃通過進一步探索工具和考慮數字存儲解決方案來增加數據洞察。

De Vore指出：“當我們向新客戶展示模型結果時，其中一些最佳成果贏得了他們的信任。通過整合Ansys的成果來縮短我們的銷售時間，并贏得之前難以獲得的新客戶，為企業帶來了非常積極的投資回報。”

審核編輯：劉清