美国能源部（DoE）堪萨斯城国家安全校区（KCNSC）的一项新举措是使用3D打印来提高制造速度和生产率。与桑迪亚国家实验室合作，来自跨国制造业集团霍尼韦尔的工程师正在整合算法和3D模拟，以优化3D打印和传统加工零件的设计和生产。

执行了一项比较基于3D模型的工作指令和2D工作指令的研究，证明在一个3D打印布线组装操作的整个构建中减少了15％的废料。通过应用基于3D模型的工作指令，减少浪费可能会通过DoE的物理原型设计节省数百万美元。

基于3D模型的工作指令。图片来自KCNSC。

被称为Simulation First计划的合作伙伴正在利用Sandia在代码开发方面的专业知识和KCNSC的仿真应用来改善为DoE国家核安全管理局服务的制造流程。在此计划中，霍尼韦尔的工程师正在应用基于物理的工具来模拟生产操作。这样做是为了减少使用增材制造以及常规制造的部件找到正确工艺和制造参数所需的测试次数，最佳重量，结构和坚固度是在构建原型之前可以使用该模型识别的一些参数。

加速制造流程

为了证明Simulation First计划的功能，霍尼韦尔工程团队生产了许多泡沫部件。由于其复杂的化学组成和加工程序，泡沫部件通常具有低产量并且用于抗冲击核容器部件。根据该倡议，KCNSC和桑迪亚团队共同努力寻找一种方法来预测聚氨酯泡沫在外壳中的膨胀，并提供增加生产能力的方法。于是开发了一种基于3D模型的工作指令，用于预测每个封装组件的填充行为。现在在KCNSC上使用了400多次，这个模型导致了物理原型的创建和更快的开发计划。

增材制造中的模拟

放弃产品开发的“反复试验”方法，增材制造的模拟已经应用于各种行业。去年，欧洲核子研究组织（CERN）开始使用Simufact Additive，这是一种优化激光粉末床融合（PBF）的数字工具，用于预测SLM 3D打印的结果，确保更高效地使用高价值组件。

最近，3D Systems开始通过虚拟手术计划（VSP）技术提供其医疗模拟解决方案，并通过技术公司Stryker提供其3D解剖模型系列。因此，3D Systems在超过100,000个案例中提供了VSP或解剖服务，包括面部重建手术和全面部移植。