看西門子增材制造設(shè)計實驗室如何促進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,通過零件的設(shè)計優(yōu)化以及增材制造工藝,能夠創(chuàng)造出全新的結(jié)構(gòu),甚至是實現(xiàn)以前不可能實現(xiàn)的功能。正是基于對增材制造這些優(yōu)勢的重視,西門子在柏林開設(shè)了增材制造設(shè)計實驗室。
西門子認(rèn)為要充分利用增材制造技術(shù),重塑設(shè)計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)知方法進行3D打印零部件的設(shè)計。培養(yǎng)增材制造思維能力,推動產(chǎn)品創(chuàng)新,是西門子設(shè)立增材制造設(shè)計實驗室背后的含義。
1 協(xié)作開發(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)計實驗室中,有一個由30人組成的專業(yè)團隊,包括計算機設(shè)計專家、模擬專家和制造工藝流程專家,該團隊利用他們的專業(yè)知識,和西門子各個業(yè)務(wù)領(lǐng)域共同研發(fā)具體項目。如有必要,他們可以在現(xiàn)場就給出建議,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,專家團隊可以在討論結(jié)束時就將零件是否適合進行增材制造等建議反饋給客戶。
2 虛擬空間中的協(xié)同工作
在實驗室中,有兩個工作站可供工程師設(shè)計新零件,工作站包括西門子NX設(shè)計軟件和拓?fù)鋬?yōu)化軟件在內(nèi)的全套數(shù)字化設(shè)計解決方案。實驗室還配有其他數(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葉片上進行3D打印的可能性
產(chǎn)品開發(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)計方案,從各個角度查看設(shè)計的所有細(xì)節(jié)并進行優(yōu)化。如果對設(shè)計感到滿意,就可以利用各種3D打印機將數(shù)字世界變成真實初始原型。
3 合作開發(fā)增材制造仿真技術(shù)
不過一切增材制造工作并非那么簡單,很多因素都會導(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)計實驗室的專業(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)字化部門合作開發(fā)仿真工具。
4 突破傳統(tǒng)設(shè)計思維帶來的創(chuàng)新產(chǎn)品
西門子的工業(yè)燃?xì)廨啓C就是設(shè)計師通過增材制造提出解決方案的一個很好的例子。西門子設(shè)計了一款能夠燃燒氫氣的燃?xì)廨啓C,這對燃燒器頂部的設(shè)計提出了很高的要求。由于燃燒器會被加熱到更高的溫度,因此需要為其設(shè)計更有效的冷卻系統(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)計時將點陣結(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時就會帶走更多的熱量。這樣一來,燃料成為了冷卻劑,解決了燃燒器的冷卻問題。正是因為西門子的工程師們,放棄了循規(guī)蹈矩的思想模式,才可能有這樣的設(shè)計和結(jié)果。
增材制造對西門子具有重要的戰(zhàn)略意義,該技術(shù)是西門子的14個“核心技術(shù)”之一,增材制造設(shè)計實驗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。
面對3D打印走向產(chǎn)業(yè)化制造的趨勢,西門子正在打造一個全方位的針對3D打印的增材制造生態(tài)系統(tǒng),在這個生態(tài)系統(tǒng)中,不僅包括增材制造設(shè)計實驗室、增材制造工廠,還包括一套無縫集成的軟件解決方案。
來源:中國3D打印網(wǎng)
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