许多型号，一点击一个按钮

当西门子2017年，Solid Edge 3D CAD建模系统增加了生成设计功能，为工程师打开了一扇门，以更快的速度设计出符合所有规格的最优部件。

生成性设计改变了传统的设计方法，通过这样做，降低了零件成本——通常是通过减少零件重量，加快产品上市时间，创造出单一体零件和过去无法设计或制造的有机形状的零件。有曲线的部件和取自自然的形状，扭曲和弯曲的形状，这些形状可以在用生成过程设计后用3D打印打印出来。这些独特的作品，外观迷人，在竞争中脱颖而出。创新产品只需点击一个按钮!(Design World正在举办一个你可以参加的“生成创意组件设计大赛”。让我们了解您最棘手的组件设计问题，以及您如何认为西门子生成设计软件可以帮助您解决它。你可以找到更多关于比赛的细节在这里在文章的结尾。)

生成设计将传统的设计方法转变为耳朵，通过减轻零件重量来减少部件成本 - 经常。它还将产品时间加速到市场，在过去无法设计或制造的有机形状中造成单体部件和零件。零件可以在使用生成过程设计后，可以使用3D打印打印3D打印。

也许你已经听到了一些关于生成设计的传言，尽管你不确定它到底是什么，它与传统设计方法有什么不同，或者为什么更多的公司正在研究这种新的设计方法。有了它，工程师可以设计出最优的解决方案，而无需使用多个CAD操作。他们可以评估数百种可行的选择而不是单一设计。

生成技术是一种完全不同的设计方法。通过呼叫先进的软件和计算能力，系统根据工程师的设计规范进行许多可能性，然后将优化的设计呈现给工程师。工程师参与了设计过程的开头和结尾。如果他们没有觉得任何返回的设计符合其标准，它们可以调整诸如目标重量重量的输入，以及提示生成设计系统重新开始。

霍尔3D打印了一个铝制零件样品，发现它足够坚固，可以用作客户赛车的油门踏板。

这是一个特写镜头如何使用生成设计的工程师：在实体边缘用户界面上使用单个功能区，工程师定义了组件的材料，这些功能对于模拟至关重要，以及将在模型上行动的其他力量和物理现象。它们还为设计领域设置了可以重新装入的设计区域的约束，因为生成系统通过设计可能性，偏离限制的区域以及特定几何形状的区域需要承重面或枢轴点。

将踏板规格插入固体边缘的生成设计工具，包括用于由单件组件制成的部件的说明，导致该解决方案提供了该解决方案。

从那里，工程师按Go。Solid Edge的生成设计软件自动生成符合所有工程输入的设计替代方案。

工程师还可以选择设计工具运行多长时间。仿真运行越长，结果质量越高。

在幕后，该软件正在使用称为拓扑优化的方法，它使用有限元方法来分析数百个潜在的设计解决方案。它发现，然后呈现最好的束-基于输入的最优化的模型-到工程师。

不会消失

虽然该过程利用了先进的软件和计算能力来优化设计，但工程师对该过程仍然至关重要。正如我们所看到的，他们需要了解设计要求，设置设计标准，并通过返回的设计进行比较优化模型，以便选择最能满足其需求的设计。虽然生成设计软件缩小了该领域，但工程师控制最终决定。查看结果后，工程师可能会发现他们需要修改其输入并运行另一个生成设计研究。

重要的是要知道通过生成设计返回的3D CAD模型使用基于网格的3D几何表示，其中看起来像由平三角形制成的网的网格定义了模型。3D打印机呼叫打印零件的立体光刻方法使用网格方法。因此，扫描零件的手持设备或大型仪器是逆向设计的。该方法允许不遵循典型的几何线的弯曲，匀称部分。但是，大多数当前CAD系统使用边界表示或B-rep，模型，它用作3D部分的确切数学模型。

来自实心边缘生成设计工具的创建是一个比原件轻的单件组件。大厅看到有机形状会导致昂贵的机器工作，以通常的方式创造它，但他正在使用具有3D打印的目标的生成方法。

Solid Edge允许您使用西门子融合建模技术将网格和B-REP模型组合在一个环境中。工程师可以使用标准实心边缘命令将功能添加到这些网格模型，例如切出，孔或老板，以前设计模型。网状结果集成到正常模型编辑过程中，因此工程师可以进一步优化组件并添加特定功能。此外，可以用B-REP模型并排放置在组件中并放置在绘图纸上。

生成性设计将改变工程组织的工作方式;工程师的工作方式。单个工程师最终可能看起来像经理，只是他们要管理许多软件代理。他们会分配一些任务，比如“探索这个设计，然后生成一些替代方案。”工程师在与客户或供应商开会，或做其他工程师一天中要做的无数工作时，可能会同时进行4到10项这样的设计任务。当他们回到电脑前，他们会有许多设计方案等待审核。通过这种方式，生成式设计给了工程师更多的时间，解放了传统上花费在建模上的时间。

机会制造公司的生成设计优惠

对于制造和工程组织来说，生成式设计具有降低每个部件成本的潜力。例如，它可以减少零件使用的材料数量。这是因为在幕后运行的拓扑优化使用有限元分析方法将构件分解成四面体，并对这些微小的单元进行分析。通过这种方式，它在设计中找到包含比需要更多材料的大小区域。

对于大批量生产零件的制造商来说，减少零件的材料用量尤其重要，尽管这种好处也适用于批量生产或一次性零件的制造商。在最初的设计中，更少的材料意味着最小的下游制造材料浪费。

当较轻比较的组件用于移动机器组件时，可以看到效率和能量消耗增益。当然，当涉及车辆和飞机时，较轻的部件会降低能耗，当然存在环境效益。这些轻量级组件还允许一些制造商满足其产品效率的监管要求。

另一种方法是生成设计可降低制造成本：生成过程导致单个固体网体，可以替换多体组件，例如焊接组件。这减少了制造商需要在夹具，夹具，焊机和焊接材料上花钱。和单体部件可以通过添加剂制造制造，也称为3D打印，这也降低了设计和制造工具的需要。

全力以赴

为了了解生成的设计如何节省时间和金钱，同时为客户和消费者提供哇哇，拍摄霍尔设计的情况，设计了racecar组件。Craig Hall，公司所有者的Craig Hall说，霍尔设计开始使用坚固的边缘生成设计作为Beta测试仪。

传统上，一个油门踏板通常由五六个不同的部件焊接在一起。在这个来自霍尔设计公司的例子中，一个赛车零件设计师，其中两个是机械零件，其他的是激光切割焊接在一起的金属片。

霍尔说:“我只是在玩它，然后它起飞了，演变成为客户制作一个实际的部分。”

截至那一点，零件是一种传统上制造的气体踏板。“只是钢结构，激光切割和弯曲，用机加工件，必须焊接在一起，”在大厅的话语中。

钢制的油门踏板是由五六个不同的零件焊接在一起，其中两个是机械零件，其他的是激光焊接在一起的金属片。

他将踏板规格塞入固体边缘的生成设计工具，包括用于由单件组件制成的部分的说明。由于生成工具不仅返回一个符合所有霍尔需求的单件组件的设计，那么设计就是碎片而不是原始的碎片，因为大厅已经讲述了钢气踏板的重量。霍尔设计知道该部分将通过3D打印过程进行，并且对生成设计返回的形状感到高兴。

“这种有机形状将导致昂贵的机器工作，以通常的方式创造它，”霍尔说。“我是为了3D打印而使用生成性。从一开始，我们就知道生成会节省我们的重量，给部件一个独特的外观，并将其与我们过去制作的部件分开。”

霍尔3D打印了一个铝制样品零件，发现它足够坚固，可以用作顾客车辆racecar的气体踏板。

“我们还没有参加比赛，但这是一个齐全的功能，”大厅说。

他将继续使用Solid Edge的生成设计工具。

“我花时间乘坐客户零件，并以生成的形状作为一种选择。当我在一块上有很多组件时，那就是我真的想尝试更换它的时候，是否用金属印刷，甚至是塑料印刷的部分。“

所有这些都是用这种新的生成设计技术。工程师喜乐。

西门子PLM
www.plm.automation.siemens.com/global/en/

这是一种信息图表，说明了传统CAD设计和生成设计之间的差异。

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CAD计划继续发展，以满足行业的需求，结合不断增加的计算能力，可提供给设计工程师。从一开始，这些程序就添加了有用的设计工具，如FEA和CFD。今天，突破性的新设计工具是拓扑优化。

设计世界正在提供读者有机会探索这种计划的可能性最大的组件或产品设计挑战。我们邀请读者提交他们的设计想法，并附上图片，以评估其可行性、创新潜力和创造力。请用不超过500字的篇幅详细描述设计某一特定组件或产品时遇到的问题/挑战。也解释为什么它是重要的和/或你将如何使用生成设计方法与3D打印技术一起设计和制造组件或产品。

如果可能，包括图片(jpeg格式)。提交是由于到2月28日。

拓扑优化程序利用算法优化材料布局和设计在集合空间维度内的组件性能。工程师使用拓扑优化软件，如西门子Solid Edge生成设计，处理应用在航空航天、医疗、工业设备，甚至消费领域。与传统的设计和制造方法相比，这些优化设计在材料使用、时间和制造组装方面的成本更低，而且往往会显著降低重量。优胜者将获得一年的使用许可证固体边缘溢价加上实心边缘生成设计专业，以及桌面3D打印机BeeVeryCreative去实现他们的梦想。BEETHEFIRST+是一款简单易用，即插即用，多材料便携式3D打印机，专为专业人士设计。

获奖者将于3月9日公布。点击在这里进入。