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智能制造之遐想 全自动3D打印工厂现实吗?

  你对智能制造有何遐想?年轻的3D打印产业正期待着一个完全自动化的工厂,进行生产的不只是一个产品,而是几百个,甚至上千个的数字串行制造模式。

  我们回过头来看增材制造,其发展趋势就像电视,从原来黑白相间,连人影都看得默默糊糊的小盒子,再到彩色电视,再到现在的超薄大屏幕的数字电视,其发展中脱胎换骨的感觉让人无法将这一技术定格在电视曾经的模样。

  虽然与塑料的3D打印以及其他方式的金属3D打印不同,粉末床激光融化技术走向自动化串行生产还需要克服很多障碍,如如何自动清理未融化的金属粉末,如何将工件从基台上切割下来,如何去支撑结构,如何进行下一步的数控铣削等等,然而三大迹象表明全自动3D打印工厂是现实的。

  粉末床激光融化-呼唤自动化时代到来

  金属3D打印尤其是粉末床激光融化3D打印对于大多数人来说还是个新事物,随着基于金属粉末床增材制造技术取得的快速进展,包括构建尺寸,构建速度,工艺配置和质量保证等。ConceptLaser于2015年底就提出了明天工厂的概念,这一概念包含了三个重要方面:数字网络系统,集成到生产环境和自动化的过程。

  这预示着年轻的3D打印产业正期待着一个完全自动化的工厂,进行生产的不只是一个产品,而是几百个,甚至上千个的数字串行制造模式。而2016年空客将开始A320飞机上的大尺寸的仿生机舱隔离结构-Scalmalloy零件的串行生产,确认了全自动3D打印工厂不是想象,而是很快就走进现实。

  模块化的设计理念

  ConceptLaser灵活的机器装载以及空间分离、安装和拆卸程序是其明天工厂的模块概念一大特征,完全自动化的系统,连续生产的零件。通过外部的机械或手动控制系统来完成过程之间的衔接,机器的不同组件从设计的时候就预留了自动化接口。

  另外一家公司,AdditiveIndustriesSystem是其加工过程中就集成了高度的自动化,包括粉料管理、零件清洗、平台清除、存储等过程,都是发生在机器内部的。不管是化整为零,还是高度集成,这两种方法都为增材制造走向智能化生产提高了模块化的基础。

  虚拟制造软件

  数字工厂即将到来的第二个迹象是,更精确的虚拟工厂制造模拟软件成为可能。增材制造灵活性很高,但并不是没有限制。拿Autodesk的创成式设计软件Within来说,这样的软件生成的产品只能通过增材制造尤其是粉末床激光融化技术来制造,而仿真模拟优化软件更进一步保证了这样的设计作品能够通过增材制造来完成的。

  3DSim软件提供了前所未有的透视金属3D打印工艺过程的解决方案,专为增材制造而生的美国3DSim的exaSIM仿真软件基本上创造了多物理参数multi-physics,多层次multi-scale的高通量3D打印仿真方案,提供包括优化支撑结构、零件结构分布、零件方向以及变形补偿的解决方案,提高增材制造速度,精度。

  另外还有GeonX的虚拟工厂,为软件设计工程师分析过程参数的影响,更经济的评估假设的情景。以及Materialise,Netfabb,Polygonica的软件都为三维建模到增材制造的无缝衔接提供了保障。

  3D打印数字工厂是真实的

  数字工厂即将到来的第三个也是最后一个迹象是大型企业已经在行动。除了空客2016年的计划,GEAvio航空在意大利的已经购买了10台Arcam的EBM电子束融化技术设备和EOS的DMLS激光融化技术设备,以及金属粉末雾化单元和全自动化的集成系统来进行自动化生产。

  现在,越来越多的数字工厂出现了,包括一家位于德国的被称为仿生生产BionicProduction的工厂,通过SLMSolutions,Conceptlaser和EOS的设备进行自动化生产。

  而在中国,西安铂力特亦与仿真软件Altair,3D打印软件Materialise强强联合,使金属3D打印流程更简化、操作更便捷、过程可控性更高。

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