无需离开设计环境即可验证零件可靠性：Spherene为增材制造引入集成结构仿真工作流

瑞士工程软件开发商Spherene已为其sphereneNXT平台新增了集成结构仿真功能。

sphereneNXT是一款基于浏览器的增材制造零件内部架构设计平台。

在sphereneNXT v2.0.0版本中，全新的仿真功能使工程师无需将设计导出到单独的分析环境，即可执行线性静力结构分析。

用户现在可以在同一平台内生成内部结构，并评估其在所定义载荷和约束条件下的响应。

仿真既可在生成填充结构之前应用，也可在生成之后应用。

工程师可以首先分析初始设计如何承载载荷，并利用分析结果为内部架构设计提供依据。

内部结构生成后，可再次执行分析，以评估最终零件是否满足指定要求。

sphereneNXT专注于增材制造零件的内部架构，涵盖Spherene获得专利的自适应密度极小曲面（ADMS），以及三周期极小曲面（TPMS）和基于梁的结构。

全新的仿真工具可以分析上述每种结构类型以及周围零件包络。

用户可以预测应力和位移，并使用多种载荷和约束创建一个或多个载荷工况。

这些载荷和约束可以分配给模型中的特定节点、面片、表面、平面或边。

该浏览器平台还包含网格划分功能。

工程师可以生成线性或二次四面体单元，对选定区域进行局部细化，并在求解前执行网格质量检查。

sphereneNXT根据分析需求提供迭代求解器和直接求解器两种选项。

求解完成后，用户可以查看位移和应力结果。

可以分析模型的选定区域，并基于仿真结果提取点图。

该集成旨在减少开发过程中在独立设计和仿真软件包之间转移几何模型的需求。

Spherene认为，这可以简化内部结构的迭代过程，尤其是在根据机械载荷响应调整几何形状时。

「工程师不应为了验证结构是否可靠而不得不离开其设计环境，」Spherene首席执行官克劳迪奥·内西（Claudio Nessi）表示，「借助sphereneNXT，他们可以在同一位置设计零件内部结构并进行测试。」

此次仿真功能的发布建立在Spherene早期将内部几何结构与功能需求相连接的努力之上。

今年1月，Spherene V3将ADMS从单纯的结构优化扩展到面向流动的几何结构，并引入矢量场控制，旨在管理机械、热和流体行为。

计算流体力学（CFD）测试表明，与具有相似热性能的螺旋曲面（gyroid）填充结构相比，一种流动方向配置的压降降低了约20%。

不过，该公司也承认，实际效果仍取决于打印质量、后处理和运行条件等因素。

其他增材制造开发商也在将分析功能更紧密地融入特定于结构的设计工作流程中。

例如连续复合材料公司（Continuous Composites）在2025年详细介绍了为其连续纤维3D打印工艺开发有限元分析（FEA）工具的情况，该工具利用刀具路径数据更精确地表示纤维取向和材料行为。

该工具计划集成到CF3D Studio中，使工程师能够在物理测试之前预测结构性能。

Spherene正从另一个方向解决相关的工作流程约束问题，使用户能够在同一浏览器环境中完成ADMS、TPMS和梁结构的设计，并进行线性静力分析。

该公司将仿真功能描述为sphereneNXT计划中更广泛分析能力的第一阶段。

后续预计将推出更多模块，但公司尚未透露这些模块将涵盖哪些分析类型，也未公布具体发布时间。

自2026年9月28日起，sphereneNXT用户已可使用仿真功能。