第1章 激光粉末床熔融結構設計
1.1 激光粉末床熔融技術原理 1
1.1.1激光粉末床熔融的工藝過程 1
1.1.2 激光粉末床熔融的工藝特點 3
1.2 激光粉末床熔融零件的結構設計約束與準則  3
1.2.1 制造原理約束 3
1.2.2 制造工藝約束 4
1.2.3 應用約束 4
1.2.4 制造工藝準則 5
1.3 激光粉末床熔融零件的結構特征 7
1.3.1 壁厚 7
1.3.2 孔 8
1.3.3 水平特征面 8
1.3.4 懸垂角度 9
1.3.5 倒角  10
1.3.6 支撐  10
思考題  11

第2章 Altair Inspire 結構優化設計基礎
2.1 結構優化設計的基本概念  12
2.1.1 結構優化設計的發展歷史  12
2.1.2 常見的幾種優化設計模型  13
2.2 拓撲優化的概念  13
2.2.1 拓撲優化的設計理論  13
2.2.2 拓撲優化設計的一般工作流程  14
2.3 認識Inspire 軟件  14
2.3.1 Inspire 工作流程  15
2.3.2 Inspire 功能介紹  15
2.3.3 Inspire 建模功能介紹  16
2.3.4 菜單欄和工具欄  17
2.3.5 圖標  18
2.3.6 屬性編輯器  18
2.3.7 偏好設置  19
2.3.8 模型瀏覽器  26
2.4 “基礎”工具欄命令 27
2.4.1 測量  27
2.4.2 移動  27
2.4.3 變量  28
2.4.4 教程：變量操作案例  29
思考題  32
任務訓練  33

第3章 Altair Inspire 結構優化設計工程案例
3.1 案例：汽車剎車踏板的拓撲結構優化  34
3.1.1 結構優化基本步驟  35
3.1.2 模型說明  35
3.1.3 操作演示  36
3.2 案例：活塞零部件的拓撲結構優化  54
3.2.1 模型說明  54
3.2.2 操作演示  55
3.3 “結構仿真”模塊基本命令 63
3.3.1 “連接”工作區  63
3.3.2 “仿真設定”工作區  67
3.3.3 “運行”工作區  75
思考題  76
任務訓練  76

第4章 Altair Inspire PolyNURBS 建模工程案例 
4.1 案例：弔杆零件的結構優化與PolyNURBS 建模  79
4.1.1 PolyNURBS 建模基本情況  79
4.1.2 模型說明  80
4.1.3 操作演示  80
4.2 PolyNURBS 建模模塊基本命令  91
4.2.1 “創建”工作區  91
4.2.2 “修改”工作區  95
4.2.3 “形狀”工作區  99
思考題  100
任務訓練  100

第5章 Altair Inspire 點陣結構設計工程案例
5.1 案例：弔杆零件的點陣結構優化  103
5.1.1 點陣優化基本步驟 103
5.1.2 操作演示 103
5.2 PolyMesh 模塊基本命令  105
5.2.1 填充 105
5.2.2 轉換 106
5.2.3 收縮包裹 106
5.2.4 平滑化 106
思考題  107
任務訓練  107

第6章 Altair Inspire 運動仿真與優化工程案例
6.1 案例：槽輪機構運動接觸仿真  109
6.1.1 運動操作的基本步驟 109
6.1.2 模型說明 109
6.1.3 操作演示  111
6.2 案例：曲柄搖杆結構的運動仿真與支架優化  122
6.2.1 運動仿真與優化的基本步驟 122
6.2.2 模型說明 122
6.2.3 操作演示 123
6.3 運動仿真與優化模塊基本命令  132
6.3.1 “連接”工作區 132
6.3.2 “力”工作區 133
思考題  137
任務訓練  137

第7章 Altair Inspire激光粉末床熔融工藝仿真工程案例
7.1 案例：航空支架的激光粉末床熔融工藝仿真  139
7.1.1 3D 打印工藝模塊基本步驟 139
7.1.2 模型說明 140
7.1.3 操作演示 140
7.2 Print3D 模塊基本命令  155
7.2.1 “仿真設定”功能區 155
7.2.2 “運行”工作區 163
思考題 171
任務訓練 171

參考文獻  173

增材制造充分釋放了設計人員的創新設計思維，可以化地實現自由結構設計，與其他增材制造技術類似，激光粉末床熔融（Laser Powder Bed Fusion，LPBF）技術克服了傳統加工方法帶來的零件的設計限制，顛覆了傳統的面向制造工藝的產品設計方法，提高了產品的“設計自由度”，使得零件設計不再局限於面向制造、面向裝配等基於減材、等材制造的傳統設計方法。拓撲優化（Topology Optimization，TO）、點陣優化（Lattice Optimization）等設計方法與激光粉末床熔融技術完美組合，提供了面向性能、結構和制造工藝的一體化增材制造設計方案。
本書主要從增材制造結構設計、優化和工藝仿真角度，介紹了激光粉末床熔融工藝的零件結構設計約束與準則、結構優化設計和工藝仿真；內容上理論與實踐相結合，介紹了利用Altair Inspire 軟件開展增材制造結構優化設計與工藝仿真的工程案例。本書主要分為7 章：第1 章介紹激光粉末床熔融(LPBF) 技術原理、結構設計約束、準則和結構特征；第2 章介紹Altair Inspire 結構優化設計基礎，包括結構優化設計的基本概念，拓撲優化的設計理論和工作流程，初步認識Inspire 軟件；第3 章通過工程案例介紹Altair Inspire 結構優化操作與應用；第4 章通過工程案例介紹Altair Inspire PolyNURBS 建模操作與應用；第5 章通過工程案例介紹Altair Inspire 點陣結構設計操作與應用；第6 章通過工程案例介紹Altair Inspire 運動仿真與優化設計操作與應用；第7 章通過工程案例介紹Altair Inspire 激光粉末床熔融工藝仿真操作與應用。
本書由潘露、王迪、馬越峰擔任主編，王春香、李征、蔡天舒、劉欣玉擔任副主編，參加編寫工作的有：華南理工大學王迪（第1 章），澳汰爾工程軟件（上海）有限公司馬越峰、蔡天舒（第2 章），安徽機電職業技術學院（上海大學在讀博士）潘露、安徽機電職業技術學院劉欣玉（第3 章、第6 章、第7 章），上海交通大學李翠超（第4 章），安徽機電職業技術學院成良平、浙江機電職業技術學院夏伶勤（第5 章）。澳汰爾工程軟件（上海）有限公司徐自立、王瑞龍、湯凱利、許光浩、路明村、鄧銳、方獻軍等對軟件操作給予了無私的幫助，並參與了相關章節的編寫工作。全書由潘露統稿。
本書由上海大學張恆華教授擔任主審，他對全稿進行了詳盡的審閱，提出了很多有益的建議，對工程案例選擇、理論知識提出了寶貴的意見。此外，中國圖學學會制圖技術專業委員會主任、全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽組委會秘書長、華南農業大學陶冶教授，全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽組委會邵立康主任分別對本書的結構、案例等提出了寶貴的建議，在此表示衷心的感謝。
本書在編寫過程中參考了相關文獻資料和Altair Inspire 軟件幫助教程，在此向文獻作者和澳汰爾工程軟件（上海）有限公司表示衷心的感謝！本書在編寫過程中也得到了安徽工程大學劉桐博士、安徽拓寶增材制造科技有限公司張成林博士、王亮和廣州思茂信息科技有限公司曾燕山的諸多支持和熱情幫助，在此一並表示感謝。
本書的出版得到了安徽省2021 年高等學校省級質量工程項目的資助：《增材制造結構優化與仿真》精品課程（2021jpkc041）。
由於編者水平有限，書中難免存在不妥之處，敬請讀者批評指正！

編者