西门子工业软件作为增材制造业务的强有力参与者，在TCTAsia2019展览会上面，推出全新的的端到端的AM工业化解决方案（AM Process Simulation）。西门子的端到端增材制造工业化解决方案，完全基于同一软件工具，从产品创成式设计/收敛建模/性能验证/过程仿真等业务单元，提供市场上面独特的解决方案。尤其是第一次在TCTAsia2019展览上，推出了基于有限元热固耦合计算方法的AM增材制造过程仿真工具，第一次将实际产品的增材制造过程，利用仿真软件建立虚拟的AM打印过程，实现增材制造任务保证“第一次打印正确”。

　　图1 基于NX平台的端到端增材制造业务流程

　　增材制造打印过程仿真应该是增材制造解决方案的重要一环，对于产品设计是否合理，优化方案是否可以顺利的进行产品打印，在实际打印之前，都需要利用软件对产品进行过程仿真。通过模拟产品打印过程，从而发现物理打印过程是否发生一些明显的产品缺陷，例如开裂/坍塌/局部过热等打印工艺问题。对于这些实际的打印缺陷，如果过利用仿真软件在电脑上面可以完整地再现产品打印过程，帮助工程师通过调整打印参数、打印策略、甚至打印支撑，结构重新优化设计等方面工作，解决产品打印缺陷，提高打印称功率。

　　图2 常见增材制造打印过程打印缺陷

　　TCTAsia2019展览期间，恰逢西门子工业软件Simcenter3D AM增材制造过程仿真产品新版本2019.1发布的关键时间点。与会期间，AM业务拓展经理Tom带来了新产品的功能介绍以及未来版本的展望。在展览期间，西门子工业软件召开了增材制造过程仿真技术研讨会，并且请来Toolcraft公司业务董事，现场介绍应用西门子过程仿真软件的实际情况，以及取得的经济效率介绍。

　　图3 Toocraft利用西门子增材制造解决方案进行真实产品的设计、仿真、打印

　　市场上AM增材制造仿真业务也存在很多的竞争产品，西门子自己作为AM增材制造的践行者，不但自己应用开发软件，也在持续不断地开发软件。对于西门子的过程仿真软件主要技术优势就是将整个过程仿真工作流程化，方便用户试用和评价。从固定平面模型开始，自动产生打印支持结构，到热机耦合分析过程完全自动化，用户只需要按照软件的流程，快速完成复杂的过程仿真工作。

　　过程仿真AM完全集成在NX平台，可以将仿真结果直接映射到设计模型上面，实现模型的设计变形补偿工作。几何模型的补充完全自动化，只需要按照用户需要，就可以的考虑打印过程变形影响的模型数据。以此补充过的设计模型作为实际打印工作的输入模型，最终打印的实物包括了打印过程的变形和温度影响。

　　图4考虑打印变形影响的设计模型自动补充技术

　　增材制造过程仿真，西门子工业软件采用专利性的潜在应变方法来计算宏观结构的打印过程仿真。首先利用微观的试验样本进行打印，测试，从而矫正打印参数数据，然后利用宏观的方法来分析打印过程仿真，提高仿真计算效率。潜在应变方法可以保证仿真层不需要采用真实的粉末层，可以按照1-5mm进行模型分层和仿真，并且可以保证仿真结果的精度。

　　图5 基于专利技术的打印过程仿真计算分析原理图

　　增材制造过程仿真的技术特点主要表现在以下几个方面：

　　1）打印变形结果比较

　　增材制造过程仿真可以对计算结果进行自动应力释放和应力恢复，能够评价带支撑结果的模型变形计算，也可以模拟去除支撑结果的模型变形。

　　图6 某叶片打印过程仿真变形结果（左边：带支撑结果；右边：去除支撑结果）

　　2）打印粉层干涉

　　对于固定平板打印过程来讲，粉末层的干涉检查也是必不可少的，对于过程仿真需要合理模拟。

　　图7 打印粉层干涉检查

　　3）打印模型收缩线

　　对于AM过程仿真可以实际模拟最终产品的收缩线，该功能对于产品的实物打印过程，也是非常关心的，通过仿真软件可以模拟产品的收缩线。

　　图8 某航空产品打印收缩线实物结果和过程仿真结果对比

　　增材制造展览TCTAisa2019作为西门子工业软件第一次携带完整的端到端AM工业化过程解决方案参加展览，提供所有从模型需求开始到实物打印的全部环节。统一的软件界面，能够帮助工程师实现完整的增材制造业务。

　　对于西门子的整体方案，用户反应非常积极，很多用户直接希望能够试用软件，并且就增材制造过程仿真方面，愿意进一步交流。对于西门子过程仿真解决方案需要进一步了解或者未来对增材制造过程仿真的期望功能：

　　1）定义企业用户自己的材料模型数据

　　软件本身提供材料库的定义和应用，包括支撑结构的材料参数验证。同时允许用户自己获取相关的材料数据，作为增材制造过程仿真的数据来源。

　　2）过程仿真设计的计算资源较高，需要很长的计算时间，如何提高仿真效率

　　目前版本需要用户定义相关的环境变量，来帮助软件开展并行计算；未来的软件版本提供高级求解设置，能够根据用户的实际计算资源，提高过程仿真的效率。

　　3）对于打印过程产生的模型变形是否可以直接自动修正设计模型

　　根据产品的规划，过程仿真提供自动化的NXOPEN工具，能够将过程变形量直接驱动设计模型，作为实物打印的数据输入基础，从而打印过程中考虑增材制造的各种因素的影响。

　　西门子工业软件提供的端到端的解决方案，测试打破了目前市场为用户提供的各种离散的解决方案。增材制造过程工艺仿真完全集成在NX设计平台，能够和NXCAM完全集成，通过过程仿真可以将AM增材制造的业务流程完全集成，解决以往不容易集成的问题。西门子工业的增材制造过程仿真，打破了以往多次试错的开发业务思路，利用软件可以帮助增材制造缩短试错的流程，提前发现可能存在的打印问题，减少打印残次品。