概述 六家行业领导者（nTopology、Ansys、EOS、Stress Engineering Services、North Star Imaging 和Synopsys）接受高难度挑战，利用各自公司的先进技术，开发了一套创新设计换热器的解决方案。 该项目旨在提升换热器能效和系统性能的同时，使用更少材料，占用更小空间。并将设计、模拟、CT 检测、试验结合起来，有利于对这款新颖的高成本产品进行质量控制。最终的模型设计实现了减少零件、降低压降、增加传热的预期。 亮点 为改善体积受限应用中的性能而重新设计换热器首次尝试即可成功打印部件运用扫描、检测和模拟技术比较设计件和制造件的性能零破坏的完整 NDE 检测实物测试验证传热和强度分析 设计过程 大多数新型换热器的应用都受到空间限制，随着热量的增加要求更小的空间和更高效设计。然而，在常见的换热器设计中创新相对较少，一般是低效的管壳式几何结构。通过采用隐式几何结构，换热器复杂的曲面设计可以使其在性能方面有显著地提高。 该项目见证了 nTopology 和 Ansys 合作生成和模拟换热器的创新型设计。nTopology 使用隐式几何技术创建三周期极小曲面（TPMS），因其平滑的拓扑结构在流体动力学中对换热器非常有利。此外，TPMS设计隔离了两个区域（热和冷），并且具有较高的强度重量比，使它们成为轻量化的理想选择。 图：采用 TPMS 几何结构重新设计的换热器比传统设计要小得多，实现了零件从 40 个减少到只有一个，总重减少了 81 % 对于重新设计，nTopology 定义了一个填充 TPMS 几何结构的换热器，实现了将零件数量从 40 减少到只有一个，总重减少了 81%。创建多个不同的设计方案，在 Ansys 软件中测试。先使用 Ansys Discovery Live 在不同的设计迭代中进行实时的流体流动模拟，再用 Ansys Fluent CFD 仿真对比传统换热器设计和TPMS 换热器的性能。研究结果令人印象深刻，体积减少 85%，单位体积传热增长 11.7 倍，单位质量传热增加 9.4 倍。 图：紧凑型换热器设计的验证结果 Ansys 利用仿真工具从设计上优化构建过程，评估了如最佳取向、自定义的支撑结构设计和其他输入等因素，从而帮助降低对打印效果的风险，并最大限度地缩短构建时间。Ansys 软件中的工艺仿真也有助于预测变形、孔隙率和微观结构，以及所选 […]

概述 增材制造（AM）是航天工业中非常有价值的工具，特别是与无损检测方法相结合，例如通过X射线计算机断层成像检测和分析缺陷；与有限元建模（FEM）相结合可以量化零部件中缺陷产生的影响。 本项目对用于 TARANIS 卫星的铝合金AM零件进行分析，确定材料内部孔隙的位置。利用 Simpleware 软件生成的有限元模型验证其结构完整性，采用随机振动模型与 CAD 建模和拓扑优化的结果进行对比。 亮点 使用 Simpleware ScanIP 软件对铝合金零件的X射线 CT 数据进行分割和处理使用 Simpleware FE 模块生成用于可在 ANSYS Workbench 中进行仿真的模型结果验证了 AM 方法用于比较CAD模型和设计零件，用于空间任务的应用 图像处理 利用 X 射线 CT 扫描获取包含缺陷的铝合金零件图像数据。采用 Simpleware ScanIP 软件从图像空间中分割出构件的主体，创建结构的初始掩模；删除与主体无连接部分的掩模区域。使用 Paint 和 Paint with threshold 工具精准分割结构，减少金属伪影。然后对分割后的几何结构进行平滑处理，增加网格划分前表面的平滑度。 图：在 Simpleware ScanIP 中由 CT 数据分割出铝合金 AM 零件 网格划分&有限元分析 图：在Simpleware生成可导出至ANSYS Workbench的网格模型 运用 Simpleware FE 模块的算法对结构进行网格划分，在保持感兴趣特征细节的同时自动生成粗网格。在结构顶部设置网格精细区域，并在螺孔区域添加节点集。最后将生成的网格模型导出至 ANSYS […]

概述 考虑到所用材料的复杂性和处理图像数据时对精度的需求，对汽车零部件进行逆向工程和分析是一个很大的挑战。 在本项目中，研究人员利用Simpleware ScanIP克服上述困难，将气缸盖的CT数据转换为适合检测缺陷和可导出为模拟准备的网格化高质量三维模型 为进行热模拟分析和考虑到铸造铝件时空洞的影响，因此将重点放在气门座的分割上。 亮点 从CT扫描获得3D图像数据在Simpleware ScanIP中进行可视化和初始分割使用形态学开滤波器和3D编辑工具改善气门座的分割在Simpleware FE中对处理后的图像数据进行网格划分将为模拟准备好的网格导出至LS-DYNA®进行热结构分析 可视化和图像分割 利用工业CT扫描设备以0.4mm×0.4mm×0.5mm的分辨率获取气缸盖的成像数据，并导入Simpleware ScanIP中。利用体积渲染、不透明度设置和颜色映射工具根据其底层灰度值进行可视化和重建数据，故此能够检测到铸件中微小缺陷/空洞。下一步的分割要将气门座与气缸分开。 气门座的3D编辑 在Simpleware ScanIP中，使用多种图像处理工具的组合将气门座从气缸盖中分割出来。初始阈值可以快速为各组件创建独立的掩模，在选中的感兴趣区域（ROI）使用形态学滤波器处理模型。利用Simpleware的3D编辑工具，在气门座周围创建一个3D ROI，用形态学开放滤波器去除小范围的噪声。这些工具使气缸盖中气门座的多部位分割更加准确和清晰。 图：使用Simpleware的3D编辑工具去除气门座周围的小范围噪声 结果 采用Simpleware FE对分割后的图像数据进行网格划分，并导入LS-DYNA®初步分析气缸盖中有无空洞对图像的影响。在考虑进气温度和排气温度的情况下， 比较有无空洞时空洞周围的主应力。该方法有助于深入了解零件在不同制造条件下的潜在性能，为缺陷分析奠定了未来研究的基础。 图：在LS-DYNA中分析气缸盖中有无空洞所造成的影响 参考 致谢与其他信息请参考英文原文。