让拓扑优化与3D打印融入生活

拓扑优化、CAE、3D打印。很容易让人联想到汽车，航空，手板等工业之类，但随着3D打印的普及，越来越多家庭和爱好者拥有了桌面级打印机，开始自行生产居家用品。而另一方面，Altair也让拓扑优化变得更简单，且与3D配合相得益彰，这里要展示的，正是Inspire融入3D打印，融入生活的一个小例子。

卷纸架（结构与3D打印机料架类似）

注意【连接器】不仅能连接实体与实体，也可以像上图中，使用了【连接器】代替了那根轴心，把【连接器】的【点】移动到合适位置，再把载荷施加在连接器的【点】上面。最后需要注意连接器要选择【刚性连接】还是【柔性连接】哦！

之后需要根据实际，来考虑受力与打印方向

上图代表两种打印方向及FDM打印后受力会较容易断裂的位置（红色双横线表示）

对比后，感觉右图的打印方向较为合理。故下面的方案均由右图展开。

加了对称之后，除此之外，还需考虑添加制造约束

由于是使用FDM方式的3D打印生产，那么当然是越少支撑，以及越容易去除支撑为最优。

尝试过很多种约束方式和搭配，对于FDM，先是可以尝试一下【悬空】约束

一、【悬空】约束可以调整允许的倾斜角度来减少支撑，以提高打印质量。

但是感觉该约束目前还有点不足:

1、不能照顾到除设计空间自身外的零件

2、即便是上方再也没有材料，它依旧会遵守这个角度约束。

例如我尝试过把角度调整为5度之后，容易出现下面红线的形状

在上方出现了大的锯齿形。

不过解决也很简单，调大悬空角度，或者在重建模型时自行平滑处理就可以了。

总之这个约束方式可以尝试，但还是需要根据实际来取舍。

二、采用挤出约束

施加与打印方向相同方向的【挤出】约束，可以减少绝大部分的支撑！！

但【挤出】约束不能与【对称】约束同时使用，而该模型的载荷不对称，对称约束是刚需，故遗憾放弃。

三、单向拔模

最后是【单向拔模】，针对该例子，单向拔模对比起上两个算是个更好的解决方案，

生成的形状几乎不需要支撑，而且形状规整，重建模型方便。

但此处使用的并不是传统的实体建模，而是在ATC大会上体验过的功能

自动平滑及一键拟合PolyNURBS，

使用后会跳转至PolyNURBS编辑界面。可以再进行调整！

这样的好处是大大大大节省了重建模型的时间！

之后点选原设计空间，选择【替换】，再选择新的拟合结果，即可快速进行迭代优化！

在第二次优化中我再选择横向的【挤出】约束，对其进行减材优化。得出结果

这里使用【挤出】约束是因为即便会生成支撑，但是这里清理支撑也不难了，另外，即便不去除支撑，也能当作第一次优化时的结果使用（因为都是竖直的材料）。。。

接着按常规操作，导入EVOLVE精细建模即可

如此，就完成该支架的优化。

接下来，还有优化轴心。但是方法类似，也相对简单，所以只作简单说明咯~

根据文章开始的原则，我亦事先对轴心进行了减材，如下图

再施加【挤出】载荷及约束，即可得出下面的结果。

重绘后装配看效果~

实际打印算上支撑约用了70~80g的PLA，实际打印结果：

中途没料了所以有两种颜色，hhhhhh，本案例完

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除此之外，还有一些已经应用在日常的例子

↑ “让打印机工具挂在打印机旁边”的工具配件支架。

↑ 一个简易方便可拓展的计数器...相当于画“正”字......

↑ 打印机送纸托盘

完~