創(chuàng)成式設(shè)計(jì)+數(shù)字孿生 — Altair澳汰爾助力MX3D實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人定制

來源：Altair澳汰爾


每次引入并接受新的打印技術(shù)時(shí)，創(chuàng)新者都需要花費(fèi)大量時(shí)間才能對(duì)主流市場(chǎng)產(chǎn)生影響。但是，一旦行業(yè)將其視為主流，許多3D打印產(chǎn)品將實(shí)現(xiàn)顯著增長(zhǎng)。線弧增材制造（WAAM）3D金屬打印現(xiàn)在已經(jīng)可以用于大型金屬產(chǎn)品制造，這項(xiàng)新技術(shù)很快被公認(rèn)為將對(duì)行業(yè)產(chǎn)生變革性影響。

MX3D是一家具有前瞻性的公司，正在將WAAM引入幾個(gè)具有高影響力的行業(yè)。它通過連接現(xiàn)成的工業(yè)機(jī)器人和焊接機(jī)來開發(fā)制造大型工業(yè)3D金屬打印機(jī)和配套軟件。MX3D機(jī)械臂項(xiàng)目展示了內(nèi)部備件和重型設(shè)備生產(chǎn)的潛力。每個(gè)金屬加工車間都可以變成一家小型鑄造公司，從而縮短了交貨時(shí)間并提高了設(shè)計(jì)自由度。

Altair Inspire™ 助力MX3D進(jìn)行創(chuàng)成式設(shè)計(jì)并構(gòu)建數(shù)字孿生模型，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人定制。

為什么要定制工業(yè)機(jī)器人？
工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是一個(gè)發(fā)展中的行業(yè)，具有各種各樣的應(yīng)用類別。許多OEM為專業(yè)應(yīng)用提供了多種型號(hào)，但是仍需要更多的個(gè)性化。

圖1：創(chuàng)建數(shù)字孿生，了解系統(tǒng)行為

例如，當(dāng)機(jī)械臂要移動(dòng)遠(yuǎn)處的物體時(shí)，工作位置可能比較特殊：在拐角處，墻后或在標(biāo)準(zhǔn)工作范圍之外。在這種情況下，就需要定制額外的非標(biāo)零件來滿足需求。另一種情況是對(duì)零件性能的特殊要求。一些公司設(shè)計(jì)和制造自己的上臂，因?yàn)樗麄冃枰獙⒕哂刑囟ㄐ阅艿墓ぞ甙惭b到機(jī)器人上。

當(dāng)確定有特殊要求時(shí)，值得進(jìn)行定制以優(yōu)化操作條件。重量輕便，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性矩小的零件能產(chǎn)生更高的操作精度并總體上降低能耗。

Inspire 助力 MX3D實(shí)現(xiàn)機(jī)器人定制
圖2和圖3是Altair與MX3D成功合作的機(jī)械臂項(xiàng)目，重點(diǎn)是在重型設(shè)備零件上應(yīng)用大規(guī)模3D金屬打印，將標(biāo)準(zhǔn)ABB機(jī)器人改裝為三軸WAAM設(shè)備。

圖2：機(jī)器人手臂的演變

圖3：最終生產(chǎn)定型零件

ABB機(jī)械臂是由Altair工程師根據(jù)打印材料的材料特性設(shè)計(jì)的。項(xiàng)目中還使用了數(shù)字孿生設(shè)計(jì)過程，以確保生成最有效的形狀和操作。該項(xiàng)目很好的展示了WAAM技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用。

采取的方法考慮了性能和精度要求，集成焊絲送進(jìn)器所需的功能集成以及系統(tǒng)上需要的所有其他零件。優(yōu)化任務(wù)不僅考慮了來自系統(tǒng)加速度的負(fù)載，還考慮了安裝的送絲機(jī)，其中包括提供保護(hù)氣體的軟管，主動(dòng)冷卻裝置以及金屬絲。功能集成有助于提升可靠性并更易于維護(hù)。

Altair Inspire與數(shù)字孿生模型
MX3D收到來自許多行業(yè)的項(xiàng)目請(qǐng)求，因此需要開發(fā)工作流程，為客戶快速進(jìn)行設(shè)計(jì)和迭代。

Altair Inspire™對(duì)我們而言效果很好，因?yàn)槲覀兛梢宰R(shí)別需求并將邊界條件轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ苄缘臄?shù)字孿生模型。然后，我們輕松生成質(zhì)量?jī)?yōu)化的設(shè)計(jì)。由于它包含3D打印約束，因此我們快速展示了有機(jī)模型，這些模型為最終用戶提供了WAAM可能性的寶貴見解�！�—MX3D CEO Gijs van der Velden

圖4：在 Altair Inspire中驗(yàn)證機(jī)器人的性能

對(duì)于機(jī)器人手臂項(xiàng)目，確定需求至關(guān)重要，因?yàn)镸X3D對(duì)這種特定的機(jī)器人模型并不熟悉。MX3D與ABB緊密合作，確定了應(yīng)用的負(fù)荷情況。從數(shù)據(jù)表中收集參數(shù)并在Altair Inspire環(huán)境中重新創(chuàng)建數(shù)字孿生，這能驗(yàn)證在優(yōu)化手臂方面是否走了正確的路。

幾何創(chuàng)建功能使我們能夠輕松調(diào)整優(yōu)化模型，并在MX3D軟件平臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸以進(jìn)一步完善模型。這樣可以進(jìn)行快速迭代模型，并且我們能夠合并特定的制造約束條件。

這種設(shè)計(jì)方法為WAAM制造開辟了一些有趣的途徑。當(dāng)創(chuàng)建下一代制造零件和重型設(shè)備時(shí)，Altair期待為客戶應(yīng)用數(shù)字孿生設(shè)計(jì)方法。