先臨三維李濤：《增材制造的靈魂——多維度的3D建模方式》

南極熊導(dǎo)讀：先臨三維是中國最大的3D掃描儀廠商,，而3D掃描儀是3D建模最有力的利器,。其CEO的演講中,，含有大量3D建模的行業(yè)信息，值得大家品讀,。



先臨三維科技股份有限公司CEO李濤：《增材制造的靈魂——多維度的3D建模方式》主題演講,。南極熊3D打印網(wǎng)小編現(xiàn)場聆聽了專家們的演講。下面是現(xiàn)場速記的文字記錄,。

    李濤：尊敬的各位專家,、各位同行伙伴們，各位來賓,，大家下午好,！
    我今天給大家匯報的內(nèi)容是關(guān)于增材制造的建模。增材制造技術(shù)是一種數(shù)字化制造技術(shù),，既然是數(shù)字化制造技術(shù),，所有制造的來源就是數(shù)字模型，數(shù)字模型是要靠建模來獲得的,。

    我們在講增材制造技術(shù)本質(zhì)上是一種制造手段,，講制造就離不開消費，因為制造是為消費服務(wù)的,，所有制造趨勢的變革也是受消費趨勢的變革所影響的�,，F(xiàn)在生產(chǎn)消費的趨勢呈現(xiàn)出一種新的趨勢，從B2C的模式逐漸向C2B,、C2M發(fā)展,，根據(jù)消費者按需進(jìn)行生產(chǎn)和服務(wù)，逐漸成為大家共同的訴求和需要,。因為制造業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在,，各種效率不斷提高，產(chǎn)品成本不斷降低,，多元化的產(chǎn)品催生了多元化的需求,，多元化的需求又需要更加多元化的產(chǎn)品來滿足。所以消費趨勢呈現(xiàn)個性化方向發(fā)展之后,，必定會導(dǎo)致制造手段作出相應(yīng)的調(diào)整,，所以大規(guī)模的生產(chǎn)逐漸變成小批量多品種，以及未來有可能實現(xiàn)個性化定制。

    如果把制造定制化程度從低到高,，以及相應(yīng)的成本或者價格從低到高畫兩個坐標(biāo)軸,，定制化程度高的手工定制模式，現(xiàn)在相對來說成本也比較高,。定制化的制造,，從我們有制造的第一天起就一直存在人類社會當(dāng)中，早期在沒有這么多先進(jìn)制造手段和制造設(shè)施的時候,，所有的制造都是手工為主,，定制化為主，它的優(yōu)勢和缺點也是比較顯而易見的,。后來制造業(yè)規(guī)�,；�發(fā)展之后，我們得到了更低的單件制造成本,、更高制造效率,、更高品質(zhì)一致性，但是我們犧牲了品種的個性化,、多元化以及因為制造設(shè)施的準(zhǔn)備需要非常多的投入,，所以周期比較長。但是以3D打印為代表的新的數(shù)字化制造手段,，讓我們能夠在制造的個性化程度以及相應(yīng)的成本之間得到新的平衡,，我們既可以實現(xiàn)個性化，同時還可以高效率,、低成本以及高品質(zhì)一致性的實現(xiàn)它,。

    講到增材制造技術(shù)，我們同行很多企業(yè)可能都有這個困惑：為什么我們都覺得增材制造技術(shù)這么好,？我們聽了那么多專家的介紹,，它有非常多好的特點，但為什么它現(xiàn)在規(guī)模還不夠大呢,？增材制造技術(shù)的發(fā)展需要一些促進(jìn)因素,，來讓它實現(xiàn)規(guī)模化的發(fā)展,。我本人也跟在座很多同行經(jīng)常交流,，我們都有一致的信念，認(rèn)為增材制造技術(shù)未來肯定可以規(guī)�,；�發(fā)展,，但是它需要一些促進(jìn)因素來推動它達(dá)到那一天。

    首先,，大家問的最多的問題,，就是你們做裝備，裝備尺寸能不能更大一點？效率能不能更高一點,？設(shè)備的成本能不能更低一點,？以及制造產(chǎn)品的品質(zhì)一致性更高一點。

    第二,，也是現(xiàn)在在行業(yè)內(nèi)比較主流的觀點,，我們認(rèn)為材料制約了增材制造技術(shù)的發(fā)展,，如果材料性能更好,、品種更多、成本更低,，以及材料批次一致性更好的話,，我們能夠讓增材制造應(yīng)用的可能性大大增加。

    第三是設(shè)計,，剛才西門子也講到了設(shè)計,，因為增材制造技術(shù)跟其他不一樣，為增材制造設(shè)計最基本的出發(fā)點就是性能為先的設(shè)計,。除了設(shè)計思路的變化之外,，我們能不能有一些設(shè)計工具支撐設(shè)計效率的提升，降低設(shè)計專業(yè)度的要求,，這也是非常重要的,。

    另外是標(biāo)準(zhǔn)，這也是行業(yè)內(nèi)談到最多的問題,，增材制造是更靈活的制造手段,，既然靈活了，能不能有一些標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行評價,、約束,，來讓它的一致性更好，可靠性得到大家的認(rèn)可,。

    人才,，新行業(yè)發(fā)展需要足夠多人才的培養(yǎng)。

    先臨三維如果問我們的觀點,，我們認(rèn)為現(xiàn)階段這幾個因素當(dāng)中,，對制約最大的應(yīng)該是設(shè)計方面，因為我們自己做增材制造技術(shù)很長時間了,，同時我們也開設(shè)了各地的服務(wù)中心,，使用增材制造技術(shù)為企業(yè)提供快速的小批量制造，甚至個性化制造服務(wù),。我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn),，90%以上客戶發(fā)過來的數(shù)據(jù)都是為模具工藝等等去設(shè)計的數(shù)據(jù)，讓我們用增材制造技術(shù)打印一個東西給他，就是為了更快的打樣的速度,。但這并不能發(fā)揮增材制造技術(shù)特點和優(yōu)勢,，反而在用它的短板做這些產(chǎn)品。所以以性能為先為增材制造而設(shè)計,，是我們認(rèn)為對于促進(jìn)增材制造規(guī)�,；瘧�(yīng)用當(dāng)中非常重要的環(huán)節(jié)，因為增材制造技術(shù)跟其他制造手段不同,，它產(chǎn)生的目的并不是為了去替代現(xiàn)有各類成熟的制造技術(shù),，因為現(xiàn)有成熟的制造工具和技術(shù)已經(jīng)得到了成熟應(yīng)用，就像上午GE增材的這位先生所講到的,，當(dāng)時有一個零件,，試了各種手段都做不出來，后來一家服務(wù)商通過增材制造打印方式實現(xiàn)了,。

    同時增材制造技術(shù)應(yīng)用在制造業(yè)當(dāng)中各個環(huán)節(jié)的關(guān)系也在發(fā)生一些調(diào)整和變化,。首先現(xiàn)有主流的各種制造模式，各種環(huán)節(jié)是采用線性方式流轉(zhuǎn)的,，中間有很多溝通效率的損失,，時間也比較長，而且無法實時反饋,。但是智能制造新趨勢要求我們把溝通,、設(shè)計、材料和生產(chǎn)作為一個系統(tǒng),，同時進(jìn)行溝通和分析,，系統(tǒng)化的設(shè)計整個應(yīng)用。規(guī)�,；�生產(chǎn)跟小批量個性化定制,，規(guī)模化生產(chǎn)通常指的是一個3D數(shù)據(jù)要做1萬件或者千萬件量級的產(chǎn)品,，如果小批量或者個性化定制的模式,，一個數(shù)據(jù)可能只做一件，可能最多也就是1千件左右的規(guī)模,。在這樣的情況下,，假設(shè)我們用的產(chǎn)品數(shù)量一定，這就帶來一個新的挑戰(zhàn)：三維數(shù)據(jù)量需要成百倍甚至成萬倍的增長,，大家想想這樣對我們專業(yè)設(shè)計工程師數(shù)量的要求是怎樣的挑戰(zhàn),。我們當(dāng)然不可能增加這么多工程師參與設(shè)計，所以我們需要現(xiàn)有工程師的設(shè)計工具或者設(shè)計手段,、建模手段有所轉(zhuǎn)變,，所以新的制造方式對3D數(shù)據(jù)生存方式提出了新的挑戰(zhàn),，我們需要在這方面做一些應(yīng)對。

    個性化制造,、小批量生產(chǎn),，意味著每一個3D數(shù)據(jù)的制造量減少，數(shù)據(jù)種類增多,，因此讓設(shè)計更加智能化和簡單高效,，才能滿足3D數(shù)據(jù)的要求。

    主流設(shè)計的方式,，也是這么多年來一直發(fā)生著變化,。最早期手動為主的制造方式，大家見的比較多的,，手工匠人做一個小樣,，根據(jù)它進(jìn)行放樣，后面再開始做生產(chǎn),，去脫模。后面規(guī)�,；�生產(chǎn)發(fā)展,，我們是以工程圖紙為基礎(chǔ)，制造的一致性和標(biāo)準(zhǔn)化得到很大的提高,，但是因為圖紙是一張張畫的,，所有制造物體都是三維形狀的，所以對圖紙的修改,、調(diào)整就帶來非常大的調(diào)整,，所以早期設(shè)計效率非常低。后來三維CAD軟件大量應(yīng)用,，讓很多設(shè)計工作變得更加高效,，因為它是三維模型，所以任意角度變化會在模型上面體現(xiàn)出來,，大大提高了設(shè)計效率,。但即便是這樣，如果是個性化制造或者小批量制造為主的制造模式,，這樣的設(shè)計建模方式仍然不能滿足我們對數(shù)據(jù)大量的需求,。所以這就需要我們運用多維度的數(shù)據(jù)生成的方式，它既包括現(xiàn)有的CAD數(shù)據(jù),，采用同步建模的速度進(jìn)行快速修改,、系列的調(diào)整，但同步建模技術(shù)也是西門子軟件一項比較突出的技術(shù),。我們還可以通過三維掃描技術(shù),，基于已有的實物快速獲取模型,，再進(jìn)行設(shè)計和調(diào)整，也可以使用創(chuàng)成式設(shè)計拓?fù)鋬?yōu)化,，從而得到最優(yōu)的造型,，最輕量化的結(jié)構(gòu)。還有一種是自動算法建模,，這在一些比較夸張的藝術(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中已經(jīng)得到了很大的應(yīng)用了,。另外，今天很多專家講材料,，講多種工藝的融合,，設(shè)計也需要結(jié)合這些因素，最后得到促進(jìn),。還有一種比較新的趨勢就是人工智能技術(shù)參與設(shè)計,，比如增材制造技術(shù)對產(chǎn)品的數(shù)據(jù)造型作出很大的調(diào)整之后，它對仿真技術(shù)的應(yīng)用提到了比較高的要求上,。仿真技術(shù)最終并不能給你最優(yōu)的結(jié)果,，需要基于更加自動化的優(yōu)化技術(shù)達(dá)到最終的結(jié)果。

    我們現(xiàn)在基于Solid Edge綜合設(shè)計平臺,，在上面使用多種建模方式,、逆向工程、創(chuàng)成式設(shè)計,、仿真模型來生成相應(yīng)的設(shè)計工作,。

    革新的設(shè)計與建模方式，從掃描到打印一站式解決方案,，通過3D掃描逆向工程與創(chuàng)成式設(shè)計優(yōu)化,，可以高效將原有產(chǎn)品進(jìn)行外觀與結(jié)構(gòu)的改造，并最終制造出來,。所以創(chuàng)成式設(shè)計對于增材制造必要性會帶來很大的幫助,。

    三維掃描技術(shù)是一種非常快速的三維數(shù)據(jù)的獲取方式,，它可以大大使設(shè)計和建模普及化和大眾化,。另外是創(chuàng)成式設(shè)計與仿真+優(yōu)化技術(shù)，對于增材制造的優(yōu)勢發(fā)揮至關(guān)重要的作用,。第三是根據(jù)設(shè)計目標(biāo)參數(shù),，智能地對設(shè)計結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，按照性能為先的原則設(shè)計出它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),。在去除冗余部分以后可以降低材料的消耗,，降低成本。

    （PPT圖示）這是采用金屬打印的排氣管,，以前金屬打印排氣管不可想象,，大家會覺得成本很高,。但是基于這幾年材料成本的下降以及優(yōu)化的三維設(shè)計結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品制造成本得到了優(yōu)化,。

    不僅可以做產(chǎn)品,，在生產(chǎn)過程工裝夾具，現(xiàn)在也是在很多制造企業(yè)當(dāng)中很大的投入,，現(xiàn)在很多企業(yè)也采用3D打印技術(shù)做柔性的工裝夾具,，會把相同的部分仍然采用開模的方式做，但是與產(chǎn)品相結(jié)合的,，跟每個不同的產(chǎn)品夾具用3D打印方式去做,，這樣來達(dá)到效益的最優(yōu)。當(dāng)然了,，創(chuàng)成式設(shè)計不一定能夠保證你是最優(yōu)化的結(jié)構(gòu),，但是至少能夠在很大程度上降低材料的消耗和時間的消耗。

    （PPT圖示）這是我們給某個比較著名的電動車徹上做的一個安裝夾具,，去做車標(biāo)的貼標(biāo),。

    （PPT圖示）這是我們3D打印直接制造的跑鞋，今年我們已經(jīng)在構(gòu)建一個年產(chǎn)5萬雙鞋的產(chǎn)線,，今年開始要實現(xiàn)3D打印鞋的批量制造,，都是建立在對于腳底的掃描、數(shù)據(jù)仿真分析的基礎(chǔ)上,，用軟件模擬出各種結(jié)構(gòu)。包括個性化定制高跟鞋,，還可以通過三維掃描,，去掃描已有的藝術(shù)造型，再把它遷移,，延伸到其他產(chǎn)品的生產(chǎn)上面,。甚至一些消費產(chǎn)品的商家都可以采用三維掃描工具，包括幫助殘疾人小孩做個性化的假肢等等,。包括即刻修復(fù)的牙,，兩到三個小時內(nèi)在診所里面跑一次就可以把自己的牙修好，大大節(jié)省了效率,。

    當(dāng)然我們也做過很多高端的國防產(chǎn)業(yè)的案例,，但是作為我們公司而言，我們希望自己的使命能夠讓個性化的產(chǎn)品和服務(wù)走進(jìn)億萬家庭,。因為制造業(yè)發(fā)展了這么久,，盡管在規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)非常蓬勃和大規(guī)模的情況下,，仍然有許多的產(chǎn)業(yè)還是采用手工的方式去做服務(wù)和產(chǎn)品,。所以我們希望通過增材制造技術(shù)以及智能設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用,，能夠讓個性化產(chǎn)品的生產(chǎn)也使用數(shù)字化的手段，達(dá)到規(guī)�,；�的��(jīng)濟(jì)效益,，這樣可以讓每個人去享受到個性化的產(chǎn)品服務(wù)和關(guān)懷。

    希望在這個方向上能夠跟大家共同努力去實現(xiàn),，謝謝,。