MSC Apex Generative Design创成式设计在设计和制造之间架起桥梁

MSC Apex Generative Design是基于全球最直观的CAE环境MSC Apex建立的全自动创成式设计解决方案。它有效利用MSC Apex的所有易于使用和易于学习的特点，同时在后台采用了最创新的生成设计引擎。该软件提供了一种新的创新设计优化方法，该方法克服了传统拓扑优化技术的局限性，并大大减少了设计优化工作流程中的工作量。

本期，3D科学谷与谷友一起来领略MSC Apex Generative Design如何通过智能创成式设计在设计和制造之间架起桥梁。

©海克斯康

推导人类大脑无法想象的形状

 创成式设计引擎

MSC Apex Generative Design（创成式设计）工作原理是什么?

MSC Apex Generative Design的创新方法已在实践中得到证明。MSC Apex创成式设计的核心是海克斯康的“创成设计引擎”。它基于有限元分析，但是与传统方法不同，它不使用密度场，而是使用具有明确定义的非常精细的网格单元。这使算法可以直接评估发生的应力，并可靠地推导出人类大脑无法想象到的独特几何形状。其优势是非常明显的：

优势：

1、自动网格划分，无需提前熟悉有限元分析

2、根据优化设置生成多个设计候选

3、生成的结构始终是平滑的，并且从理论上讲，可以使用增材制造进行打印

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现状：

• 设计出的结构比所需要结构的更重
• 材料浪费较高，对环境造成负面影响
• 在设计、工程和制造工程师之间需要满足所有标准的迭代次数

将来：

• 设计出的都是轻量级的
• 设计的结构可以使用增材制造技术进行生产，从而减少材料浪费
• 内置有限元（FE）分析和制造验证，有助于减少设计、工程和制造工程师之间的迭代次数

 流畅的CAD与优化

MSC Apex Generative Design（创成式设计）做什么?

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MSC Apex Generative Design（创成式设计）的优势：

显著节省时间
MSC Apex Generative Design 将速度与高水平的自动化相结合，大大减少了优化所需的时间，从而使制造设计更智能。其结果是一个快速、经济高效的集成过程。

基于应力约束的优化
应力分布通常是零件设计中最重要的设计标准。MSC Apex创成式设计技术使以压力为导向进行优化的方式成为可能。这种方法可以实现真正的仿生形设计，并具有非常均匀的应力分布，以确保较高的零件可靠性。

为增材制造做优化
每种制造技术都需要设计规则来避免制造零件的质量问题。这对于能否实现第一次打印即可成功的增材制造尤为重要。与大多数常见的优化解决方案相比，MSC Apex创成式设计已将这些功能完全集成在一起，并将其功能性地应用于优化。

自动过渡到CAD
常规的优化软件需要使用其他的再转换软件，才能将计算机生成的结构转换为CAD，并需多掌握使用转换软件的知识和经验。MSC Apex创成式设计将这一核心功能整合到单个环境中，并自动转移设计以实现最佳CAD / CAM链接。

智能平滑
通过智能算法可自动有效地过渡到细腻和光滑的表面。从而有力保障表面无缺陷，确保每个零件均为高质量。

自动生成网格
与使用传统优化软件进行手动、耗时的优化过程相比，MSC Apex Generative Design用于优化模型的网格是自动生成的，并且没有错误。

没有设计空间的优化是可能的
虽然定义构建空间是常规软件的先决条件，但MSC Apex Generative Design可以在没有构建空间的情况下启动优化过程。这样更快，更灵活。

自动调整分辨率
MSC Apex创成式设计使自动调整分辨率或几何形状成为可能。一旦生成了粗略的几何图形，该软件就会逐渐提高分辨率，直到获得更精细、更详细的结构。

一键式优化
使用常规软件，需要测试和计算几种不同的优化方法。且每次迭代都会花费时间和金钱。MSC Apex创成式设计使用户可以快速查看第一个优化方向，并轻松地将其调整为快速而正确的结果。

高分辨率
MSC Apex创成式设计是专门为只有增材过程才能制造的详细而高度复杂的结构而设计的。使用传统的优化软件无法实现必要的计算工作量。

晶格结构优化
晶格结构具有轻量化的巨大潜力。然而，从固体材料到晶格结构的转变通常是关键且容易产生缺陷的。借助MSC Apex创成式设计，可以自动优化整个结构，以向生成平滑、优化的应力过渡，从而设计出最佳结构。

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MSC Apex创成式设计是专门为只有增材过程才能制造的详细而高度复杂的结构而设计的。优化设计的高分辨率可确保将结果直接发送至打印机。但是，如果需要进一步的制造和设计验证，则MSC Apex Generative Design可与Simufact Additive，Digimat AM和MSC Nastran互相操作。3D科学谷在接下来将通过案例分享如何将创成式设计与3D打印结合起来，敬请保持持续关注。