德国Georgensgmünd的Toolcraft表示，通过使用西门子NX软件提供的有限元法(FEM)计算和拓扑优化，它能够显着降低金属添加剂制造生产的零件的重量和成本。该公司于2017年开始使用Siemens NX，以改进其工艺链，从设计和施工到使用加工技术的修改。
负责Toolcraft金属激光熔化部门设计和仿真的Ralf Domider解释说，“拓扑优化和FEM计算的特殊功能使我们能够设计出最佳的元件。这使我们不仅可以分析所使用的材料和激光熔化的测试件，还可以分析随后施加在元件上的力。“
西门子NX软件可用于重现负载路径和内部应力，这些应力随后将作用于组件，同时还会考虑工作环境的环境温度。使用该数据，该程序可识别可减少材料数量的区域，并提供有关优化组件内施加的应力和应变的详细信息(图1)。
虽然以红色突出显示的区域的压力水平较高，但绿色和蓝色区域描绘了压力较小的区域。该信息使设计人员能够在功能性和耐用性方面评估拓扑优化结果，从而尽可能减轻重量，而不会对组件属性产生不利影响。在大多数情况下，计算中包含一个安全系数，因此完成的部件可以承受比规定更大的负载。
除了减少零件重量外，FEM计算还用于优化零件设计。Toolcraft的设计人员使用拓扑优化来计算组件的最有效基本形状(拓扑)，同时考虑到它们以后要承受的机械负载。除了节约材料之外，预先优化部件的设计意味着一旦生产就需要更少的修改。
例如，通过智能地为添加剂制造设计零件，可以最小化对支撑结构(以及支撑件移除过程)，表面处理或使用加工的再加工的需要。根据Toolcraft，所提供的分析还允许设计人员确定哪种材料最适合该组件的应用，从而使得能够使用不同的材料。
“这不仅节省了额外的时间和材料，而且进一步减少了返工的需要，”Domider表示。Toolcraft表示，它致力于进一步改进其程序和工艺链，包括根据NADCAP进行光学和触觉测量和无损测试。
