数字化技术:增材制造工业的新玩法

来源:国际工业激光商情

发布时间:2020年3月6日下午 04:03:03

作为世界上仅有的能为增材制造工业应用提供集成软件和自动化解决方案的企业,西门子(SIEMENS)正以数字化推动并引领增材制造技术的革新。
增材制造掀起世界工业制造革命
 
目前,3D 打印技术在全球范围内仍持续升温,应用五花八门。 2017 年,阿迪达斯就推出 3D 打印球鞋“Futurecraft 4D”被炒到上万元一双。而在 2018 年汉诺威工业博览会上,西门子 CEO 凯飒 (Joe Kaeser) 曾亲手将一双鞋底由3D 打印的 Adidas 白色定制款 Ultra boost 跑鞋送给德国总理默克尔。
 
事实上,不仅仅是跑鞋,当今很多行业都已经开始使用3D 打印技术,比如航空航天、电子、医疗、能源、模具,以及汽车等等。只要是有定制化需求的行业,3D 打印技术就会成为趋势。
 
增材制造 (Additive Manufacturing) 是相对于传统切削的减材制造和利用模具的等材制造,以材料累加为基本特征,通过不同的能量源与 CAD/CAM 相结合的制造方式。3D 打印是其中最重要的技术类型之一。增材制造的特点是直接利用 CAD 三维模型制造,不需要模具等中间制造过程。
 
无疑,增材制造是工业制造的一场革命。增材制造工业化意味着产品更快上市、制造灵活性更强、产品质量更好,生产效率更高。西门子作为世界上仅有的能为增材制造工业应用提供集成软件和自动化解决方案的企业,正在为这一尖端科技领域的发展提供NX和Teamcenter等软件平台,以及 SIMATIC、SINUMERIK、SINAMICS等硬件控制和驱动产品,基于云的开放式物联网操作系统 MindSphere 和增材制造咨询服务,涵盖设计、仿真、生产和检测全过程。只有全面整合全价值链中的每一个环节才能真正为客户带来可持续的竞争力。
 
 
图1 西门子正在构建一个世界领先的合作伙伴生态系统,共同推动增材制造技术的革新。
 
NX 端到端单一集成软件释放产品设计潜能
 
由于增材制造原则上无需模具,设计师可在保证产品性能的前提下设计出结构更复杂的零部件,并最大可能地减少零部件数量,优化装配流程,从而大幅度缩短原型制造周期,加速产品上市。可调整的设计亦可满足客户定制化需求,并简化产品维修过程。
 
西门子 NX 端到端单一集成软件在涵盖设计、优化、仿真和打印功能的同时,还兼容金属和塑料部件的设计,为客户提供增材制造应用整体解决方案。
 
例如,基于洋葱头仿生设计理念,NX 软件使设计师能够不受传统制造方式和设计思维的限制。通过 NX 软件进行重新设计的燃机轮机燃烧器喷嘴,其零件数量可减少超过50%,焊接数量可减少约 50%,并且装配步骤得到简化,维修时间减少 90%。
 
西门子将增材制造应用于实际生产,具有丰富的实际验证经验。西门子超级合金燃气轮机的 3D 打印叶片通过运用 NX 软件进行设计,其交付时间缩短了 75%,成本减少了70%,效率提高了 0.1%。
 
 
图2 西门子增材制造技术应用于超级合金燃气轮机动叶片打印,具有实际验证经验。
 
全集成自动化解决方案实现高效安全生产
 
作为一个新兴的行业,增材制造同时也是西门子关注的重点技术之一。西门子为客户提供贯穿整个增材制造和后处理过程的全集成自动化(TIA)解决方案,提升客户市场竞争力。
 
西安铂力特增材技术股份有限公司(BLT)公司目前拥有金属增材制造设备 100 余台,为全球近 700 家用户提供金属增材制造与再制造技术,是第一支在科创板上市的专注于工业级金属增材制造的高新科技企业。
 
BLT 生产的定制化金属增材制造产品广泛应用于航空航天领域。在制造高温合金空心叶片和拓扑天线支架的激光选区熔化技术中,BLT 运用西门子 SIMATIC S7-1500 系列PLC,SINAMICS V90 系列驱动系统,SIRIUS 系列低压工业控制产品,并借助 TIA 博途进行工程组态,实现高效安全稳定生产。
 
 
图3 西门子增材制造技术应用于航空航天领域。
 
“我们十分重视设备成形过程的质量和安全性,西门子为我们提供了更加安全稳定的自动化控制系统,保证设备运行过程中的可控性及可持续性。同时,西门子的设备已经过市场的充分检验,为我们打造金属增材制造智能工厂提供了更有力的保障。”西安铂力特增材技术股份有限公司副总经理杨东辉表示。
 
汽车行业是最早真正实现 3D 打印的行业之一。在过去的十年里,先进的技术使汽车的开发、设计、制造和分销过程发生了重大的变化。更安全轻便的产品、崭新的设计、更低的制造成本和更快速的开发与制造成为行业发展方向。
 
而湖南华曙高科技有限责任公司(华曙高科)是工信部颁布的 3D 打印智能制造试点示范项目企业,为航空航天、医疗 ( 含口腔)、汽车和工业模具等行业提供增材制造设备、材料、软件和服务。
 
华曙高科广泛应用西门子全集成自动化解决方案。例如,在生产赛车轻量化部件的过程中,运用西门子 TIA 博途作为整体组态工具,大幅减少初次调试和更改的调试时间。另外值得一提的是,西门子提供全球适用的控制柜解决方案,满足 IEC-UL/CSA 标准,并具有相关证书,大大地为客户提供了便利,提高了出货效率,助力客户抢占市场先机。
 
在 2019 中国国际工业博览会上,西门子还与华曙高科签署了增材制造战略框架合作协议。西门子将为其提供 NX端到端软件和全集成自动化的数字化双胞胎解决方案,双方图 3 西门子增材制造技术应用于航空航天领域。将就拓展增材制造工业化应用场景展开全方位合作。
 
 
 
本文来自西门子(中国)有限公司
 

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