基于先進的3D打印云模型的3D打印云平臺

供稿人：汪新航，王富 供稿單位：西安交通大學機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室


增材制造技術在工業(yè)4.0中得到了廣泛的關注。隨著消費者對3D打印服務需求的不斷增加，消除3D打印資源在地理位置上的需求和供應不平衡是一個巨大的挑戰(zhàn)。通過將3D打印集成到云環(huán)境中，作為一種面向服務的新制造范式的云制造為應對這一挑戰(zhàn)提供了一種方法。本文介紹一種基于先進的3D打印云模型的3D打印云平臺系統(tǒng)架構設計。

圖1 一種先進的3D打印云模型

3D打印云平臺架構主要由四層構成：消費者工具包層、打印服務管理層、虛擬資源池層以及訪問適配器層。其中消費者工具包層提供定制的在線工具，供服務需求者在云平臺上使用。主要包括通用工具和3D打印相關工具兩大類。3D打印管理層通過虛擬資源池層管理所有3D打印業(yè)務。云服務管理框架作為這一層的基礎，提供了通用功能服務接口，包括服務建模模板、服務注冊、服務發(fā)布、服務搜索、服務調用、服務組合等。

虛擬資源池層是從底層物理資源抽象出來的邏輯資源的虛擬池。進行物理資源信息的集中和管理。例如，3D打印機將被虛擬成一個虛擬化模型，機器參數(shù)采用結構化信息模型描述，功能接口采用軟件虛擬化方法進行虛擬化。因此，建立了物理3D打印機和虛擬3D打印機之間的虛擬孿生體。隨著連接3D打印機的數(shù)量越來越多，就形成了一個虛擬資源池。同時，對于模型優(yōu)化、模型切片等功能，也可以虛擬化為云服務，并具有一定的服務規(guī)范。因此，這個虛擬資源池是云平臺的核心資產。

接入適配器層用于實現(xiàn)對各種3D打印機的自適應訪問，并統(tǒng)一I/O接口。在云平臺中，需要預先定義一套抽象的3D打印機數(shù)字I/O接口作為標準接口，以供接入的所有設備采用。這些標準接口一般包括參數(shù)獲取和設置、狀態(tài)監(jiān)控、設備控制、訪問控制等功能。

圖2 3D打印云平臺架構

3D打印作為工業(yè)4.0中一種流行的先進制造技術，在利用CPS、物聯(lián)網(wǎng)和云計算等技術的網(wǎng)絡物理集成制造環(huán)境中面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)，云制造作為一種新興的、面向服務的智能制造模式，為應對這些挑戰(zhàn)提供了有效的方法。
參考文獻：

金崔，任磊，麥金庚，等。 云制造背景下的3D打印[J]. 機器人與計算機集成制造，2022:102256。