看西門子增材制造設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室如何促進(jìn)3D打印的應(yīng)用創(chuàng)新,？

增材制造/3D打印是一種不同于以往的材料加工工藝，通過(guò)零件的設(shè)計(jì)優(yōu)化以及增材制造工藝,，能夠創(chuàng)造出全新的結(jié)構(gòu),，甚至是實(shí)現(xiàn)以前不可能實(shí)現(xiàn)的功能。正是基于對(duì)增材制造這些優(yōu)勢(shì)的重視,，西門子在柏林開(kāi)設(shè)了增材制造設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室,。

西門子認(rèn)為要充分利用增材制造技術(shù)，重塑設(shè)計(jì)思維是必不可少的前提,，工程師們需要突破傳統(tǒng)工藝下所形成的思維,，采用全新的認(rèn)知方法進(jìn)行3D打印零部件的設(shè)計(jì),。培養(yǎng)增材制造思維能力，推動(dòng)產(chǎn)品創(chuàng)新,，是西門子設(shè)立增材制造設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室背后的含義,。

圖片來(lái)源：西門子

協(xié)作開(kāi)發(fā)創(chuàng)新零件和增材制造軟件
在西門子柏林增材制造設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室中，有一個(gè)由30人組成的專業(yè)團(tuán)隊(duì),，包括計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)專家,、模擬專家和制造工藝流程專家，該團(tuán)隊(duì)利用他們的專業(yè)知識(shí),，和西門子各個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域共同研發(fā)具體項(xiàng)目,。如有必要，他們可以在現(xiàn)場(chǎng)就給出建議,，例如當(dāng)業(yè)務(wù)部門與客戶探討是否有增材制造方面的合作可能性時(shí),，專家團(tuán)隊(duì)可以在討論結(jié)束時(shí)就將零件是否適合進(jìn)行增材制造等建議反饋給客戶,。
虛擬空間中的協(xié)同工作
在實(shí)驗(yàn)室中,，有兩個(gè)工作站可供工程師設(shè)計(jì)新零件，工作站包括西門子NX 設(shè)計(jì)軟件和拓?fù)鋬?yōu)化軟件在內(nèi)的全套數(shù)字化設(shè)計(jì)解決方案,。實(shí)驗(yàn)室還配有其他數(shù)字化的協(xié)作工具,，例如VR眼鏡和投影墻。

西門子工程師討論在燃?xì)廨啓C(jī)葉片上進(jìn)行3D打印的可能性,，圖片來(lái)源：西門子

產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員可以利用這些技術(shù)在虛擬的數(shù)字化空間中探討設(shè)計(jì)方案,，從各個(gè)角度查看設(shè)計(jì)的所有細(xì)節(jié)并進(jìn)行優(yōu)化。如果對(duì)設(shè)計(jì)感到滿意,，就可以利用各種3D打印機(jī)將數(shù)字世界變成真實(shí)初始原型,。

合作開(kāi)發(fā)增材制造仿真技術(shù)
不過(guò)一切增材制造工作并非那么簡(jiǎn)單，很多因素都會(huì)導(dǎo)致零件增材制造的失敗,。為了減少失敗,，西門子增材制造設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)人員，不僅需要與客戶共同討論材料和工藝,，還與西門子數(shù)字化部門合作開(kāi)發(fā)仿真工具,。

根據(jù)市場(chǎng)觀察，實(shí)驗(yàn)室最新開(kāi)發(fā)了一個(gè)NX 模塊,，名為AM Process Simulation（增材制造過(guò)程仿真）,。在設(shè)計(jì)結(jié)束后，該模塊用于對(duì)增材制造過(guò)程進(jìn)行仿真模擬,，提高增材制造的成功率,。而如果不使用仿真技術(shù)，工程師需要使用許多不同的參數(shù),，然后測(cè)試看這些參數(shù)是否能夠制造出他們想要的最終產(chǎn)品,。使用仿真技術(shù)之后,，工程師就可以將更多精力放到部件功能的設(shè)計(jì)創(chuàng)新中。

突破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思維帶來(lái)的創(chuàng)新產(chǎn)品
西門子的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)就是設(shè)計(jì)師通過(guò)增材制造提出解決方案的一個(gè)很好的例子,。

西門子設(shè)計(jì)了一款能夠燃燒氫氣的燃?xì)廨啓C(jī),，這對(duì)燃燒器頂部的設(shè)計(jì)提出了很高的要求。由于燃燒器會(huì)被加熱到更高的溫度,，因此需要為其設(shè)計(jì)更有效的冷卻系統(tǒng),。

西門子工程師利用粉末床金屬熔融增材制造技術(shù)，在設(shè)計(jì)時(shí)將點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)集成到燃料供給系統(tǒng)中,，當(dāng)天然氣或氫氣流通過(guò)時(shí)就會(huì)帶走更多的熱量,。這樣一來(lái)，燃料成為了冷卻劑,，解決了燃燒器的冷卻問(wèn)題,。正是因?yàn)槲鏖T子的工程師們，放棄了循規(guī)蹈矩的思想模式,，才可能有這樣的設(shè)計(jì)和結(jié)果,。

增材制造對(duì)西門子具有重要的戰(zhàn)略意義，該技術(shù)是西門子的14個(gè)“核心技術(shù)”之一,，增材制造設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室作為西門子增材制造能力的重要一環(huán),，為西門子增材制造零部件的生產(chǎn)提供支持。

根據(jù)市場(chǎng)觀察,，面對(duì)3D打印走向產(chǎn)業(yè)化制造的趨勢(shì),，西門子正在打造一個(gè)全方位的針對(duì)3D打印的增材制造生態(tài)系統(tǒng)，在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中,，不僅包括增材制造設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室,、增材制造工廠，還包括一套無(wú)縫集成的軟件解決方案,。
目前,，西門子已在瑞典的Finspång芬斯蓬工廠生產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)組件， 該工廠約有20臺(tái)3D打印機(jī)生產(chǎn),。西門子在英國(guó)伍斯特設(shè)立的增材制造工廠,，擁有50多臺(tái)打印機(jī)，該工廠已于2018年12月開(kāi)業(yè),。3D科學(xué)谷了解到,，西門子還計(jì)劃在美國(guó)和中國(guó)設(shè)立增材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室。

西門子在制造領(lǐng)域的特色軟件服務(wù)產(chǎn)品包括從支持完整的加工機(jī)械和工廠自動(dòng)化的設(shè)計(jì)和工程軟件,、仿真工具及配套硬件,，到與基于云的開(kāi)放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)MindSphere進(jìn)行互聯(lián)的設(shè)備等。

西門子軟件解決方案的一大特點(diǎn)是經(jīng)過(guò)了西門子應(yīng)用的驗(yàn)證。比如說(shuō),，西門子能源部門的燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片完全采用增材制造（AM）技術(shù)獲得的成功給西門子軟件部門帶來(lái)了極大的信心,。葉片被安裝在功率為13兆瓦（MW）的西門子SGT-400工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)上。渦輪葉片由高性能多晶鎳高溫合金粉末制成,，這允許它們承受高壓,、高溫和渦輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力。

西門子的一體化增材制造軟硬件解決方案,，涵蓋增材制造增值過(guò)程的每一個(gè)階段,。增材制造設(shè)備制造商和增材制造用戶借助一體化增材制造解決方案，將加快實(shí)現(xiàn)從原型設(shè)計(jì)和使用單臺(tái)機(jī)器的小規(guī)模生產(chǎn)到工業(yè)規(guī)模批量生產(chǎn)的過(guò)渡,。


來(lái)源：3D科學(xué)谷