增材制造是基于三维模型数据的材料（分层）堆积成型的数字制造技术，相比传统的减材和等材制造，增材制造无模具、无工装，不需要加工，在很大程度上实现了自由制造，必将成为引领制造业发展的前端制造技术。
增材制造不仅仅是工艺的革命，它还带来了设计的革命，是将设计想法转化为产品的途径，催生了先进设计理念，是新一轮科技革命和产业革命中将会改变人类生产方式和生活方式的重要引擎和颠覆性技术体系。
这种颠覆性体现在，在制造工艺自身带来的优势以外，它实现了结构设计、高性能材料制备、复杂构件制造的一体化，并为宏观上的结构设计和微观上的材料制备带来革命性的变化。
笔者所在的公司（安世中德）经过多年基于对系统工程、产品正向设计和仿真分析的实际应用经验，结合对增材行业应用的深刻理解，以及资源全局优化集成的模式，提出了基于正向设计和增材制造的高端研发与先进制造整体解决方案——增材先进设计与制造一体化解决方案。其独特性以及核心技术体现在先进设计与工艺优化技术，先进设计与工艺优化的核心是基于数字样机的仿真优化技术。
图1 增材先进与制造一体化解决方案
受仿真秀平台的邀请，其实也是用户要求，笔者的系列课程旨在介绍增材先进设计与制造一体化解决方案，帮助大家学习如何进行增材先进设计及增材工艺仿真，欢迎大家进群交流学习。
图2 增材先进设计与制造关键技术集成示例
一、仿真驱动的先进设计
拓扑优化：在概念设计阶段，应用拓扑优化功能通过优化单元密度确定在一块材料区域内可以删除的多余的材料，找到结构的最优传力路径，从而达到以最少的材料获得最佳的刚度和强度。
图3. ANSYS Topology
后拓扑结构设计：基于拓扑优化结果或者任意三角面片模型，考虑力学、美学及装配需求进行后拓扑结构设计，如清理、修复、直接建模以及实体转换等；
图4 后拓扑结构设计示例
点阵设计：根据不同点阵结构类型及参数进行点阵结构的建模，或基于有限元分析结果进行点阵优化，从而完成点阵结构的设计；
图5 轮毂点阵结构设计
参数优化：详细设计阶段，进行参数敏感性分析、多学科优化、稳健型或可靠性评估，从而完成设计定型或者设计改进，如确定最优尺寸、形状等；
图6 参数优化一般流程
设计验证：设计方案在正式制造前，进行热、力学等多物理场的仿真验证，使其满足性能要求。
图7点阵结构多尺度分析基本流程
二、增材工艺仿真解决方案
图8. 增材工艺仿真解决方案
Ansys workbench additive ：面向增材设计工程师的打印评估：可无缝衔接拓扑优化、性能验证或者参数优化的设计，进行增材工艺过程仿真，使得设计产品更加满足增材工艺特征约束，符合DFAM设计要求，可帮助设计师评估其设计是否可以打印，避免重新设计；
图9 Workbench Additive
Ansys Additive print：面向增材制造工程师的宏观控形仿真：可帮助制造工程师打印设置的优化，较少试错，保证打印精度和成功率，帮助其实现“首次”即可打印成功；
图10 ANSYS Additive Print 过滤器变形补偿设计
Ansys Additive Science：面向增材制造专家的微观控性仿真：可帮助工艺专家/材料科学家优化工艺参数、研究新材料，以控制微观结构，提升材料性能。
图11 Additive Science工艺参数优化
综上，是增材先进设计与制造一体化解决方案，对于详细的介绍请关注本期课程。
三、增材先进设计与制造一体化解决方案4讲
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1、课程安排
2、课程亮点（用户得到）
学习增材先进设计与制造一体化解决方案学习仿真驱动的先进设计技术及应用，如拓扑优化、后拓扑设计、点阵设计、参数化设计等等；学习面向增材制造团队不同角色的增材工艺仿真解决方案，从宏观、微观两个角度进行增材工艺的仿真从而实现控形、控性分析，进而保证打印质量和效率而避免低效的试错过程。所有听课用户，均可以加入申请加入增材制造与设计交流群，抱团学习理论，软件和行业应用。3、适听人群
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作者：逯璐 安世中德增材设计与工艺工程师 仿真秀科普作者
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