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Why go in reverse when you can move forward?

3-matic: 正向工程

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比利时 Materialise

• 成立于 1990 年• 全球员工 900 名• 总部位于比利时，在世界多个国家拥有分支机构• 在多个领域不断发展 ...

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工业服务（比利时总部）

MGX 概念设计加工服务

医疗植入体 种植牙 导板

快速成型软件解决方案

公司业务范围

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3-matic 的工作流程

实体模型

三维数字模型CAD 数据STL 数据

点云数据

CT 数据 Mimics扫描数据

Iges

网格数据

STL

STL

数据合并数据修复 & 模型简化

设计 & 更改提高网格质量

FEA & CFD

CAD

RP

CAM

Pro/E UG CATIA

Magics

传统 CAD 格式和 STL 格式的区别模拟信号 数字信号

传统 CAD 格式 STL 格式

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正向工程在汽车行业的应用• 点云数据处理

• 重建 & 修复扫描数据• 数据修复

• 数据转换：针对不同的要求，设置不同的精度• STL 错误修复：法向修复、 孔封闭、缝隙缝合、多壳体修复、 ...

• 设计更改• 草图 & 设计功能• 加快或取代逆向工程

• 加快设计速度• 减少逆向工程过程中的精度损失

• CAE 前处理

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点云数据处理

扫描数据

• 点云

扫描数据• 点云• 实体化

扫描数据• 点云• 实体化

• 补洞

扫描数据• 点云• 实体化• 补洞

• 边缘清理

扫描数据• 点云• 实体化• 补洞• 边缘清理

• 面平移

扫描数据• 点云• 实体化• 补洞• 边缘清理• 面平移

• 开孔

扫描数据• 点云• 实体化• 补洞• 边缘清理• 面平移• 开孔

• 最终结果

修正设计

修正设计

恢复孔洞 : 出发点

恢复孔洞 : 孔洞闭合

恢复孔洞 : 重新设计

恢复孔洞 : 形成孔洞

恢复孔洞 : 引导填充

恢复孔洞 : 引导填充

通过二维制图功能 , 引导线可以设计 , 确保孔洞的填充和修复 , 通过引导线能够确保其几何形状的准确 !

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数据修复

自动修复

修复算法• 自动法向修复、缝隙缝合• 高级面修复和重建• 自动移除内部交叉

Data courtesy 3dCafe.com

特征简化

特征包裹

包裹式修复算法• 分离的细节和缝隙封闭参数• 支持漏洞检测和封闭• 包裹后得到的数据与其它数据格式一样

Data courtesy 3dCafe.com

特征包裹Industry references: MIRA, AdvantageCFD, TotalSim

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设计更改

生成加强肋

特征创建：生成加强肋

添加厚度、清理孔洞、剪掉无用边

特征创建

特征创建：创建肋和扣环

肋和扣环

特征创建：创建肋和扣环

创建厚度

特征创建：创建肋和扣环

画筋的草图

特征创建：创建肋和扣环

拉伸

特征创建：创建肋和扣环

画扣的草图

特征创建：创建肋和扣环

拉伸扣

特征创建：创建肋和扣环

最终结果

特征创建：创建肋和扣环

从 CAD 文件到快速成型：案例暗示• BMW Mini Cooper 的整车 CAD 模型

从 CAD 文件到快速成型：案例暗示• BMW Mini Cooper 的整车 CAD 模型

• 复杂的装配体 需要 3-matic ：• 给零件添加厚度

从 CAD 文件到快速成型：案例暗示• Mini Cooper 的整车 CAD 模型

• 复杂的装配体 需要 3-matic ：• 使模型实体化• 模型简化 & 分离零件

从 CAD 文件到快速成型：案例暗示• Mini Cooper 的整车 CAD 模型

• 复杂的装配体 需要 3-matic ：• 创建加强筋，使它可以进行加工

从 CAD 文件到快速成型：案例暗示• 快速成型加工后的效果

Holden 机械赢得了于时间的竞赛• Holden 机械

• 为旧车型赛车行业提供赛车备件生产服务的零部件制造商• Historical motor sport

• 使用旧的 F1 赛车车型• 需要使用原始技术生产替代零部件• 铸造

• 紧张的时间节点• 损坏的 F1 赛车 --March 711• 将在两个星期后参加蒙特卡罗站• 使用正向工程， Holden 机械可以减少 60% 的时间 March 711 F1 car

从扫描数据到加工数据

损坏的零件 扫描数据

从扫描数据到加工数据

从扫描数据到加工数据

Back side of main part

重新设计的零件

• 在 3-matic 中设计完成以后，直接导入 DEPOCAM 生成数控成型加工路径• 共耗时 20小时

• 扫描时间 : 2hours• 在 3-matic 中设计 : 8 hours• 数控编程 : 2 hours• CNC 加工： 8 hours

• 在传统的逆向工程中需要的时间： 60 个小时

从扫描数据到加工数据

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CAE 前处理

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前处理工作流程• 导入 & 特征简化

• CAD 数据或非CAD 数据• 扫描数据

• 点云数据 & STL 数据• FEA & CFD 网格

• Nastran, Patran, Fluent, Abaqus, Patran, Ansys

• 数据的修复、清理 & 重建• 基于面的修复和重建技术

• 数据准备• 缝隙填补、特征简化、包裹式修复、布尔操作等…

• 快速的网格重画技术• 生成四面体网格• 导出 FEA & CFD 分析需要的网格：

• Nastran, Patran, Fluent, Abaqus, Patran, Ansys

3-m

atic

网格优化• 网格优化 ( 可以优化质量极差的网格 )• 网格粗化 (局部 / 全局 )• 网格细化 (局部 / 全局 )• 平滑处理 (局部 / 全局 )• 网格大小控制• 模型分析

表面平滑 尖锐特征 壁厚

前处理：从扫描数据到 FEA/CFD

扫描数据

使用 Wrap 和其它功能，生成一个整体网格使用网格优化功能对整体网格进行优化，使符合 CAE 分析要求

网格优化•

Data courtesy ROTAX

网格优化

Data courtesy TotalSim Lmtd

网格优化

• 优化过程中可以保留或者去掉模型上的特征线

Data courtesy Westland Helicopters Ltd

生成中间平面 &壁厚分析

对薄壁进行局部网格细化•壁厚分析 & 局部网格细化

Data courtesy ROTAX

其它网格文件的导入 & 导出•把网格文件导出到 Ansys, Abaqus, Fluent, Nastran, Patran, Comsol, 或者导入网格文件…

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Any questions?

Thank you!