複合材料的逆向工程

隨著科技不斷進步，複合材料在各個領域中扮演著愈來愈重要的角色，從航太工業到汽車製造，從醫療設備到運動器材，複合材料都以其輕量、高強度和優良的特性為人所熟知。然而，複合材料的複雜性使其製造和分析變得困難。在這樣的情況下，逆向工程會是一個強大的工具，有助於材料工程師揭示複合材料的神秘面紗，並推動材料創新。

 

複合材料是什麼?

複合材料是由不同種類的材料組合而成，以達到更優越的性能。例如，碳纖維強化聚合物具有優異的強度和剛度，同時卻輕於傳統金屬材料。然而，由於其非均勻的結構和特性，複合材料的製造、分析和維護變得極具挑戰性。

 

逆向工程於複合材料的優勢

逆向工程在研究和複合材料的應用方面具有獨特優勢：

• 材料分析：逆向工程能夠讓科學家和工程師對複合材料的微觀結構和成份進行精確解析。這有助於確定各種材料的性質和組成比例，從而更好地了解複合材料的特性。
• 設計優化：透過逆向工程，可以優化複合材料的結構和製造過程，以改善其性能。這包括調整強化材料的排列方式、基材的特性，以及製造過程的參數，以達到更佳的性能。
• 故障分析：當複合材料在實際應用中出現故障或損壞時，逆向工程可以用於分析失效模式並找出失效原因。這有助於改進材料設計，以提高材料的耐久性和可靠性。
• 新材料開發：逆向工程還可以用於開發新的複合材料，透過研究不同成份和結構組合，以創造具有特定性能的新材料。

 

複合材料的逆向工程如何進行?

Simpleware 軟體透過強大的 3D 影像數據分割、3D 影像處理和 3D 模型生成功能，能夠輕鬆呈現複合材料複雜的微觀結構，並使用強大的網格生成工具將 3D 模型匯出至 FE 和 CFD 求解器，能夠迅速獲取 3D 影像數據的定性和定量訊息，包括有效材料的性質。

Simpleware 軟體提供領先業界的 FE 模組工具，可以將影像數據轉換為有限元（FE）和計算流體力學（CFD）模型，以進行後續模擬。該模組提供了廣泛的網格生成工具和穩固的網格生成算法，並提供多元的自定義選項，以根據不同的模擬需求調整 3D 模型。依靠網格劃分軟體生成可用於模擬的 3D 模型，無需進行繁瑣的後處理或修復流程，即可直接將模型匯出為所有主流的 FE 和 CFD 求解器格式。

 

複合材料逆向工程的實際案例

拉脹材質的蒲松氏比為負值，因此受外力拉伸時會在所有方向上膨脹。透過華盛頓大學同步輻射設施的高分辨率 3D 掃描數據，獲取拉脹材質的泡沫材料數據，將這些數據使用 Simpleware ScanIP 以及 Simpleware FE 模塊進行影像的自動分割和網格化，從 3D 影像處理到創建 3D 模型不需要10分鐘，即可將 3D 模型輕鬆導入至 CAE 軟體進行各種模擬測試，為企業大幅減少時間以及金錢成本。

 

結論

複合材料的逆向工程為我們理解和應用這些複合材料提供了一個關鍵的方法。透過解析複合材料的結構和性能，我們可以探索創新技術、優化製造過程並改進產品性能。隨著逆向工程技術的不斷發展，我們有望見證更多複合材料應用的創新和突破，從而推動各個產業邁向更高的水準。