【Ansys Additive Suite & Mechanical】換檔叉結構輕量化與3D列印製程模擬
結構輕量化，不僅能降低製造與運輸費用，還能提升產品效能並減少能耗，透過結合設計與製程模擬，可提前掌握應力與疲勞風險、提高首件成功率，進而縮短開發週期、降低試誤成本，讓零件更輕、更耐用且更具市場競爭力。
▶整體流程
以換檔叉進行設計優化，先透過拓樸優化達到輕量化，去除不必要的部分，然後將優化結果傳回至CAD建模，再以有限元素分析驗證強度與剛性，在實際列印前進行3D列印模擬（含支撐配置與熱-變形預測），以預測翹曲與殘留應力，最終透過應力分析再次驗證列印後產品的結構強度，完整模擬整個產品設計流程。
▶結構優化
由於製程採用3D金屬列印，因此不受傳統製造限制，幾何外型可以設計成較特殊的形式，藉由軟體結構優化功能，可以計算在特定工況下各區域材料的利用率，找出可省略之處，達到強度不變質量最輕的效果（本案例約有84%省料）。
【優化前】
【優化後】
▶設計驗證
為確保輕量化後仍具足夠強度以滿足工程需求，將拓樸結果轉為CAD格式並設定工況條件，再次以結構分析比對原始設計，確認在減輕後關鍵區域的應力與位移仍在允許範圍，若發現弱點，則回到設計階段補強或調整材料分布。
▶3D列印模擬
為確保第一次列印就能成功，本案以LPBF製程為例，於列印前進行製程模擬以避免列印後變形或破裂，提前找出應力集中與可能變形位置，並以變形補償或調整支撐位置、列印方向來修正圖檔，降低尺寸偏差與裂紋風險。
▶更多的客製化工況
除了基本列印參數外，流程還可加入去除支撐、基板分離、熱處理等更貼近實務的工況條件，對列印後產品再次進行結構強度分析，透過 Ansys Workbench 串聯各項分析，能在設計è製程è驗證之間建立完整的迭代流程，確保產品既輕量並且可製造又性能可靠。
