面向企業(yè)的增材制造方案

1、數(shù)字化大講堂 面向企業(yè)的增材制造效率倍增服務(wù)解決方案系列面向企業(yè)的增材制造面向企業(yè)的增材制造解決方案增材制造是當(dāng)今世界上比較先進(jìn)的制造端解決方案，其實(shí)增材制造更是一種先進(jìn)的理念。這套 理念當(dāng)中包含：面向增材制造的設(shè)計(jì)、面向增材制造的分析、面向增材制造的優(yōu)化和增材制造 工藝。使用這種全新的工藝?yán)砟?，顛覆傳統(tǒng)制造。大幅改進(jìn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式，提高生產(chǎn)效率， 節(jié)約大量生產(chǎn)成本，降低作業(yè)難度。使整個(gè)制造行業(yè)邁上一個(gè)新的臺(tái)階。目錄增材制造綜述面向增材制造的設(shè)計(jì)與分析 面向選區(qū)工藝的增材制造介紹 面向同軸工藝的增材制造介紹中國(guó)正在積極參與，從“制造大國(guó)”邁向“制造強(qiáng)國(guó)”中國(guó)制造中國(guó)智造中國(guó)創(chuàng)造互聯(lián)網(wǎng)+兩化深度

2、融合物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)4.0工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)ERPPDMPLMCAD/CAMCAE云計(jì)算智能工廠Digital Twin數(shù)字化雙胞胎數(shù)字化工廠無人工廠/無紙化工廠Digital Factory互聯(lián)工廠少人工廠精益生產(chǎn)智慧企業(yè)智慧地球 六西格瑪互聯(lián)網(wǎng)思維數(shù)字化制造自動(dòng)化流水線柔性制造模塊化信息化智慧物流服務(wù)網(wǎng)中國(guó)制造2025機(jī)器人增材制造3D打印系統(tǒng)工程構(gòu)型管理平臺(tái)化MES電子商務(wù)社交網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)計(jì)算高性能計(jì)算 兩化融合 智慧交通5S個(gè)性化定制B2CO2OC2CF2C信息安全普世計(jì)算看板JIT隱私大規(guī)模定制CAPP 黑客攻擊MOM計(jì)算機(jī)病毒機(jī)器學(xué)習(xí)人工智能供應(yīng)鏈管理大數(shù)據(jù)SOAIPDCMM工業(yè)3.xCPS智能手機(jī)

3、自動(dòng)駕駛汽車 泛在計(jì)算無人機(jī)智慧家庭點(diǎn)云EV智慧院所 可穿戴智能面向企業(yè)的增材制造重塑產(chǎn)品預(yù)測(cè)性能打印準(zhǔn)備3D打印和后加工數(shù)據(jù)管理和車間連接拓?fù)鋬?yōu)化、收斂建模、晶格設(shè)計(jì)確?？?制造性預(yù)測(cè)性能、仿真制造過程確保盡在掌控 之中生成支撐、自動(dòng)排樣、制作切片替您準(zhǔn) 備好每一道工序增材、減材一站式服務(wù)避免數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換丟 失重用驗(yàn)證過的工藝，管理所有數(shù)據(jù)，搭 建閉環(huán)作業(yè)流程N(yùn)X創(chuàng)成式金屬粉末床熔融多射流熔融混合增材制造多軸熔絲沉積用收斂建模技術(shù)變革設(shè)計(jì) 流程用自動(dòng)化的拓布優(yōu)化 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的突破打印具有內(nèi)部細(xì)節(jié)和復(fù)制特 打印的零件具有很高的尺 征的零件寸精度和增強(qiáng)的特性獲得接近鍛造材料的特性 打印零件速度快1

4、0倍將3D打印和CNC技術(shù)組合 在一臺(tái)機(jī)床上具有內(nèi)腔的復(fù)雜大型零件打印各種尺寸的復(fù)合材料零 件消除對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的需要什么是增材制造？增材制造（ AM ），市面上稱之為3D打印，從加工方式上它一種將傳統(tǒng)直接三維加工轉(zhuǎn)化為二維加工的全新制造方式。即層層堆疊的制造方法。該工藝可以制造出任何形狀的產(chǎn)品。產(chǎn)品的常規(guī)室溫性能比鍛件略高， 高溫持久性和鍛件持平。從整體流程上來說，增才制造是一種全新的理念，其中包括面向增材的設(shè)計(jì)、面向增材的分析面向、面向增材的優(yōu)化、面向增材的生產(chǎn)。它是一種全新的從設(shè)計(jì)到成品的制造模式。增材制造相比傳統(tǒng)制造的先進(jìn)性減材制造等材制造增材制造通過去除材料來制造產(chǎn)品，例如 車削加工或銑

5、削加工，產(chǎn)生大量 廢料廢屑，原料準(zhǔn)備周期長(zhǎng)。通過鑄造或鍛造的方式來獲得產(chǎn) 品形狀，但是需要投入工裝，小 批量生產(chǎn)時(shí)性價(jià)比極低。通過層層疊加的方式來制造產(chǎn)品， 無廢料，不需要工裝。小批量， 大批量均適用。CAD 模型小面模型 (STL)切片填充增材制造的優(yōu)勢(shì)更快速備件 / 服務(wù)更便宜航空航天，汽車，醫(yī)療, 更輕量航空航天，汽車，機(jī)械更少的零件更短的周期新技術(shù)Page 9增材制造推動(dòng)創(chuàng)新現(xiàn)狀制造變革從原型應(yīng)用/試驗(yàn)應(yīng)用往主流工業(yè)化生產(chǎn)方面轉(zhuǎn)移產(chǎn)品變革從傳統(tǒng)設(shè)計(jì)往面向增材制造的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面轉(zhuǎn)移重塑產(chǎn)品減重，減材掃描到產(chǎn)品擴(kuò)展產(chǎn)品性能加速創(chuàng)新重組制造消除開模（塑料模/壓鑄模/工裝）消除裝配過程或簡(jiǎn)化裝

6、配過程減少供應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)單件或小批生產(chǎn)重構(gòu)業(yè)務(wù)個(gè)性化，客制化零庫(kù)存 按需打印隨處設(shè)計(jì)、隨處打印增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力面向選區(qū)的設(shè)計(jì)重塑產(chǎn)品利用拓?fù)鋬?yōu)化進(jìn)行創(chuàng)成式設(shè)計(jì)利用收斂建模技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)晶格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)規(guī)則確?？芍圃煨訮age 11優(yōu)化設(shè)計(jì)基于拓?fù)鋬?yōu)化的創(chuàng)成式設(shè)計(jì)價(jià)值:減輕產(chǎn)品重量，減少材料消耗強(qiáng)度的最大化生成適合于3D打印的復(fù)雜形狀關(guān)鍵功能：集成的拓?fù)鋬?yōu)化，消除了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換融入面向3D打印的設(shè)計(jì)規(guī)則收斂建模 強(qiáng)大的CAD工具，同時(shí)處理 小面片、幾何和精確幾何連接從概念到打印的全過程Page 12收斂建模逆向工程及修復(fù)醫(yī)療修改優(yōu)化后的幾何組合格子特征已有數(shù)據(jù)的修改圖標(biāo)雕刻多邊形混合建模單一系統(tǒng)中融合了小面

7、片建模、曲面建模和實(shí)體建模無需通過逆向工程來處理小面片數(shù)據(jù)， 消除了高成本的、容易出錯(cuò)的逆向工 程流程能將拓?fù)鋬?yōu)化等新設(shè)計(jì)方法無縫地融 入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程可設(shè)計(jì)高度復(fù)雜的產(chǎn)品新形狀，充分利用增材制造和傳統(tǒng)制造的技術(shù)優(yōu)勢(shì)Page 13晶格空腔超輕填充輕量化組件和結(jié)果的完整描述集成的晶格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以小面模型表述復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)Page 14設(shè)計(jì)檢查Check-Mate確保零件的可制造性當(dāng)零件被設(shè)計(jì)時(shí)就避免昂 貴的重新設(shè)計(jì)，并且發(fā)現(xiàn) 在制造過程中的不足之處為最小厚度 設(shè)定閾值壁厚確保零件 符 合 3D 打印機(jī)的 有效范圍識(shí)別需要支撐的區(qū) 域在一個(gè)零 件內(nèi)部識(shí) 別完全封 閉的空洞可打印空間體完全封閉空間體懸垂

8、角度Page 15面向增材制造的仿真預(yù)測(cè)性能預(yù)測(cè)性功能分析驗(yàn)證產(chǎn)品性能仿真增材制造過程Page 16性能仿真有限元進(jìn)行產(chǎn)品性能仿真利用NX仿真分析的高級(jí)功能對(duì)優(yōu)化后的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證創(chuàng)建仿真模型，驗(yàn)證收斂體幾何 對(duì)象在單一環(huán)境中訪問所有的驗(yàn)證和 編輯工具Page 17過程仿真利用先進(jìn)的工具來仿真增材制造的工藝過程識(shí)別和顯示:熱變形殘余應(yīng)力重疊涂覆干涉局部過熱區(qū)域生成:預(yù)變形的零件模型(新的輸入幾何)變形后的零件模型，代表了零件從構(gòu)建托 盤上取下后的狀態(tài)變形Page 18熱變過程主要支持的增材制造工藝技術(shù)同軸（送粉）多射流熔融融化燒結(jié)噴射技術(shù)定向能量沉積激光材料融合選區(qū)軸同軸（送絲）熔絲沉積成型

9、同從:6-8 周To:36 小時(shí)Page 19船運(yùn)工業(yè)案例工藝-選擇性區(qū)域加熱技術(shù)選擇性區(qū)域燒結(jié)（SLS）：低熔點(diǎn)物質(zhì)和高熔點(diǎn)物質(zhì)混合，使用 低熔點(diǎn)物質(zhì)融化作為粘結(jié)劑（膠水），將高熔點(diǎn)物質(zhì)粘合到一起。 一般該種工藝要求的多為化學(xué)性質(zhì)和表面質(zhì)量。如作為承力件使用 多數(shù)需要特殊熱處理。選擇性區(qū)域融合（SLM）：材料完全融化達(dá)成冶金融合，不需要 特殊熱處理，直接使用或真空退火后使用?？勺鞒辛褂谩１砻?光潔度稍差，后期采用打磨或者吹砂處理，內(nèi)腔在表面粗糙度要求 的情況下一般也采用打磨或磨力流來處理。多射流熔融：一般非金屬使用較多，原理與目前使用的噴墨式打 印機(jī)相同，即從左到右一次性走到相應(yīng)位置相應(yīng)

10、的噴頭噴融熔材料。 相比其他塑料絲打印方式速度高出10倍左右。所謂選區(qū)即選擇性區(qū)域加工技術(shù)，俗 稱鋪粉。工藝流程：切片輸入設(shè)備鋪粉熱源掃描鋪粉Page 20支撐：在零件設(shè)計(jì)完成之后，根據(jù)材 料受熱流動(dòng)性判斷零件外延角度是否 能順利打印，選用合適的結(jié)構(gòu)對(duì)外延 面進(jìn)行支撐。保障外延角的順利打印。切片：在零件設(shè)計(jì)完成，并且做好相 應(yīng)的支撐之后，需要對(duì)零件或部件進(jìn) 行分層切片，以此保證“層層堆疊”。厚 度根據(jù)設(shè)備和材料的綜合情況確定。劃分：切片完成之后，需要對(duì)單層切 片進(jìn)行區(qū)域劃分，保證不出現(xiàn)單次較 大掃描區(qū)域，避免熱應(yīng)力過度集中， 造成零件開裂。增材產(chǎn)品設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)Page 21選區(qū)關(guān)鍵技術(shù)解決方案

11、Page 22工藝-料熱同軸技術(shù)料熱同軸技術(shù)簡(jiǎn)稱同軸技術(shù)，意為原材料 和熱源軸心重合，即周邊供料，中心為熱 源。市面上常見的以下三種技術(shù)：光粉同軸：冷卻銅頭中間出激光，周圍 供應(yīng)粉末，按照一定的軌跡走遍零件單層 的每一個(gè)區(qū)域，層層堆疊達(dá)到最終形態(tài)。聲粉同軸：原理和光粉同軸相同，中間 輸出超聲波。電絲同軸：原理基本相同，中間鎢極和 零件表面形成電弧單方向或多方向供絲。 融化金屬絲逐層堆積特點(diǎn)1成型尺寸大， 最大可達(dá)單件3 米以上。特點(diǎn)2相比傳統(tǒng)鍛件 機(jī)加節(jié)省百分 之30以上成本。特點(diǎn)3設(shè)備精密度低，易于維護(hù)Page 23面向同軸的編程模塊平面或旋轉(zhuǎn)增材制造刀軌樣式往復(fù)式填充平面增材螺旋平面增材薄

12、壁螺旋平面增材螺旋旋轉(zhuǎn)增材繞零件的螺旋旋轉(zhuǎn)增材薄壁螺旋旋轉(zhuǎn)增材Page 24面向同軸的編程模塊自由形狀刀軌操作自由形式增材涂層自由形式增材打印自由形式薄壁增材管式薄壁增材自由形式增材打印自由形式薄壁增材Page 25面向同軸的編程模塊與傳統(tǒng)機(jī)加方式相同工藝人員轉(zhuǎn)換便捷 支持市面上所有設(shè)備 機(jī)械臂、機(jī)床均可 增減才同時(shí)制造多軸熔融熱源軌跡設(shè)計(jì)Page 26增材制造工業(yè)化應(yīng)用的問題設(shè)計(jì)軟件仿真軟件打印準(zhǔn)備軟件增材制造熱處理精加工 / 檢測(cè)不相連的過程鏈眾多文件轉(zhuǎn)換Page 27工作過程的失控傳統(tǒng)思路終端用戶零件Siemens增材制造端到端單一集成解決方案1110101000010100011010

13、1010001010101010101001010101010101010100101010101010101010101010101010101010101010010101010110101101010111001 01000011010101010000001100110100001101010101000000110010010101010101010101010110101010101010100001010110101010101010001001000011001010100101000110101010001101 0100001101010101000000110010010

14、10000110101010100000011001001010101010101010101011010101010101010000101011010101010101000100100001100101010010100011010101000110 010000110101010100000011001001010000110101010100000011001001010101010101010101011010101010101010000101011010101010101000100100001100101010010100011010101000110 01000011010

15、101010000001100101NX 和 Simcenter數(shù)據(jù)管理和車間連接Teamcenter通過數(shù)字主線實(shí)現(xiàn)互通，通過數(shù)字雙胞胎驅(qū)動(dòng)整個(gè)過程原始設(shè)計(jì)Page 28設(shè)計(jì)空間設(shè)計(jì)修改設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)驗(yàn)證打印準(zhǔn)備切片查看精加工最終零件CAD + CAE + CAM + PDM !增材制造一體化解決方案價(jià)值Page 29重塑產(chǎn)品重組制造重構(gòu)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化利用增材制造將傳統(tǒng)的零件裝配組合成單個(gè)打印零件消除鑄模 (金屬)打印最終零件 (和精加工)打印沙鑄 - 鑄件 - 精加工備件打印具有可用設(shè)計(jì)的零件 打印沒有任何設(shè)計(jì)信息的零件減重在減輕重量的同時(shí)保持強(qiáng)度和 功能注塑模具 (塑料)打印手板模打印具有隨形冷卻水道的型芯/型腔通過打印最終零件消除模具維修零件掃描損壞零件，打印/精加工損壞區(qū)域產(chǎn)品性能優(yōu)化優(yōu)化子系統(tǒng)/系統(tǒng)的性能復(fù)合材料打印復(fù)合材料模具打印復(fù)合材料零件隨處設(shè)計(jì)，隨處打印分布式制造可以方便地將業(yè)務(wù) 分流到新的地理位置個(gè)性化 客制化滿足個(gè)性化要求工裝和夾具檢具減小供應(yīng)鏈復(fù)雜性本地化生產(chǎn)消除運(yùn)輸成本和存 放成本多元材料零件利用新的增材制造工藝，可以 在同一零件中