美國(guó)能源部（DoE）堪薩斯城國(guó)家安全校區(qū)（KCNSC）的一項(xiàng)新舉措是使用3D打印來(lái)提高制造速度和生產(chǎn)率。與桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作，來(lái)自跨國(guó)制造業(yè)集團(tuán)霍尼韋爾的工程師正在整合算法和3D模擬，以優(yōu)化3D打印和傳統(tǒng)加工零件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。
     執(zhí)行了一項(xiàng)比較基于3D模型的工作指令和2D工作指令的研究，證明在一個(gè)3D打印布線組裝操作的整個(gè)構(gòu)建中減少了15％的廢料。通過(guò)應(yīng)用基于3D模型的工作指令，減少浪費(fèi)可能會(huì)通過(guò)DoE的物理原型設(shè)計(jì)節(jié)省數(shù)百萬(wàn)美元。

基于3D模型的工作指令。圖片來(lái)自KCNSC。
     被稱為Simulation First計(jì)劃的合作伙伴正在利用Sandia在代碼開(kāi)發(fā)方面的專業(yè)知識(shí)和KCNSC的仿真應(yīng)用來(lái)改善為DoE國(guó)家核安全管理局服務(wù)的制造流程。在此計(jì)劃中，霍尼韋爾的工程師正在應(yīng)用基于物理的工具來(lái)模擬生產(chǎn)操作。這樣做是為了減少使用增材制造以及常規(guī)制造的部件找到正確工藝和制造參數(shù)所需的測(cè)試次數(shù)，最佳重量，結(jié)構(gòu)和堅(jiān)固度是在構(gòu)建原型之前可以使用該模型識(shí)別的一些參數(shù)。
加速制造流程
     為了證明Simulation First計(jì)劃的功能，霍尼韋爾工程團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)了許多泡沫部件。由于其復(fù)雜的化學(xué)組成和加工程序，泡沫部件通常具有低產(chǎn)量并且用于抗沖擊核容器部件。根據(jù)該倡議，KCNSC和桑迪亞團(tuán)隊(duì)共同努力尋找一種方法來(lái)預(yù)測(cè)聚氨酯泡沫在外殼中的膨脹，并提供增加生產(chǎn)能力的方法。于是開(kāi)發(fā)了一種基于3D模型的工作指令，用于預(yù)測(cè)每個(gè)封裝組件的填充行為?，F(xiàn)在在KCNSC上使用了400多次，這個(gè)模型導(dǎo)致了物理原型的創(chuàng)建和更快的開(kāi)發(fā)計(jì)劃。
增材制造中的模擬
    放棄產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的“反復(fù)試驗(yàn)”方法，增材制造的模擬已經(jīng)應(yīng)用于各種行業(yè)。去年，歐洲核子研究組織（CERN）開(kāi)始使用Simufact Additive，這是一種優(yōu)化激光粉末床融合（PBF）的數(shù)字工具，用于預(yù)測(cè)SLM 3D打印的結(jié)果，確保更高效地使用高價(jià)值組件。

    最近，3D Systems開(kāi)始通過(guò)虛擬手術(shù)計(jì)劃（VSP）技術(shù)提供其醫(yī)療模擬解決方案，并通過(guò)技術(shù)公司Stryker提供其3D解剖模型系列。因此，3D Systems在超過(guò)100,000個(gè)案例中提供了VSP或解剖服務(wù)，包括面部重建手術(shù)和全面部移植。