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La fabrication additive (Additive Manufacturing) permet la production des composants directement à partir de modèles géométriques 3D. La géométrie est reconstruite couche par couche à partir de matériaux liquides ou solides, par exemple par extrusion (couche par couche de matières plastiques) (fused deposition modeling, FDM) ou par fusion de poudres métalliques (selective laser melting, SLM).

Il est ainsi possible de réaliser des formes entièrement nouvelles qui permettent d'intégrer des fonctions et donc d’économiser des composants. En plus, un ajustement local de la densité de la matière est possible. Ceci ouvre de nouveaux potentiels, pour des constructions plus légères et la réduction des temps de production, grâce à un apport de matière plus faible. ANSYS propose des outils à la fois pour la conception des composants fabriqués de manière additive (optimisation de la topologie, densité variable à travers les structures en treillis) et pour la simulation des processus. Cette dernière aide à s’assurer du niveau des distorsions, des contraintes résiduelles et de vérifier la microstructure. Il existe deux versions du logiciel.

  • Additive Print s'adresse aux utilisateurs, sans expérience de la simulation, de sorte qu’ils peuvent à évaluer de manière complète des processus d'impression prévus par les concepteurs, les ingénieurs process ou les prestataires de services sur leur ordinateur ou dans le cloud.
  • Additive Suite offre des fonctionnalités complètes pour les experts en simulation et les chercheurs et inclut l'optimisation topologique grâce des structures en treillis, une conversion géométrique aisée, une analyse thermomécanique détaillée avec ANSYS Mechanical Enterprise, ainsi que l'examen de la microstructure des pièces fabriquées par la méthode additive.

 

 

 

Simulation de l’impression

Afin de minimiser les coûts dus aux erreurs d'impression et le nombre des itérations expérimentales pour trouver la bonne solution pour l’impression de pièces métalliques, l’ingénieur se sert de l’analyse de la construction par couches, en fonction de la géométrie, du matériau et des paramètres d’impression.

Ainsi, la distorsion liée à la production peut être déterminée et une géométrie compensée peut être générée, tout en améliorant le respect des tolérances. De plus, l'affichage des contraintes permet d'identifier les zones critiques dans lesquelles une défaillance du composant lié à la production serait possible.

Optimisation topologique

L'optimisation topologique enlève de la matière dans la zone de construction là où sa contribution  est moindre. Ce type d’optimisation produit des formes  bioniques,  comme l’on observe dans la nature (croissance des os ou des plantes), pour lesquelles la production additive est la plus adaptée.

L'optimisation topologique est simple à utiliser et ne comprend que quelques paramètres, de sorte que même les utilisateurs occasionnels peuvent s’en servir rapidement. Elle est utilisée dans les premières phases du design, lorsque seulement l'espace de construction et la charge sont fixés. En plus des procédés de fabrication additive, d'autres procédés de fabrication (moulage, extrusion...) sont également pris en charge.

Traitement de la géométrie

ANSYS SpaceClaim Direct Modeler est un outil géométrique intuitif pour traiter des fichiers CAO, nettoyer les fichiers de numérisation 3D, orienter les géométries d'impression, identifier les zones de surplomb et convertir les résultats de l'optimisation topologique en modèles CAO compatibles PLM.

Les puissantes fonctionnalités de lissage permettent de rendre utilisables des géométries détériorées et non-continues. Un ajustement automatisé permet la modélisation avec des surfaces régulières. Les structures complexes peuvent être obtenues avec des surfaces de forme libre, à base de NURBS. Quelle que soit l’origine des fichiers 3D (optimisation topologique, numérisation 3D ou simulation), ANSYS SpaceClaim Direct Modeler permet de revenir à une géométrie utilisable.

SpaceClaim est l’outil puissant unique permettant de retravailler, modifier et compléter la géométrie et de la combiner avec des modèles, de tous les formats CAO courants, pour être édités ensemble. De ce point de vue, ANSYS SpaceClaim Direct Modeler est une plateforme centrale, unifiant toutes les étapes de traitement de la géométrie ou de sa génération.


Apprenez-en plus sur le traitement intuitif des géométries en suivant la formation "ANSYS Spaceclaim Direct Modeler"
.

Structures en treillis

La fabrication additive permet non seulement de fabriquer des géométries complexes, mais aussi des structures avec une répartition de matière adaptée localement. Au lieu d'une répartition homogène de la matière, la structure interne des composants peut être adaptée directement au flux  de la charge.

Tout comme la densité osseuse du corps humain est adaptée aux charges typiques, des variations de densité locales peuvent être obtenues grâce à l'optimisation du treillis et à la fabrication d'additive. Il est possible de réaliser, par exemple, un refroidissement près de la surface, un amortissement élevé et un comportement adapté aux charges variables et avec un meilleur contrôle de la distorsion pendant le processus d'impression.

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