達索公司推出3DEXPERIENCE虛擬平臺，驅(qū)動增材制造產(chǎn)業(yè)化的“最后一公里”

2022年8月2日，南極熊獲悉，達索系統(tǒng)執(zhí)行副總裁Olivier Ribet就增材制造在數(shù)字化工業(yè)工作流程的可持續(xù)性和效率方面的作用進行了討論，并對其發(fā)布的3DEXPERIENCE增材制造虛擬平臺功能進行了詳細闡述。

毫無疑問，增材制造技術(shù)為整個價值鏈帶來了靈活性。達索（Dassault）系統(tǒng)所推出的3DEXPERIENCE增材制造平臺使工程師能夠根據(jù)空間分配、載荷、約束和制造工藝來設(shè)計和模擬高度優(yōu)化的零件，同時也考慮到多材料要求（聚合物、金屬和工程材料）和專門的3D打印機生產(chǎn)這些優(yōu)化零件。航空航天公司通過推進整個企業(yè)的團隊在整個產(chǎn)品開發(fā)過程中的協(xié)作能力串聯(lián)，從而獲得增材制造所能提供的全部價值。在英國最近舉辦的FIA2022展會上，航空航天業(yè)表明，它正在從最近的供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)中恢復(fù)過來，并受到日益迫切的可持續(xù)生產(chǎn)需求的驅(qū)動。許多公司以此為契機，徹底審查他們的制造工作流程。

達索系統(tǒng)歐洲、中東和非洲地區(qū)執(zhí)行副總裁Olivier Ribet說："在中國、日本、韓國、德國、西班牙，政府開始審查他們的生產(chǎn)模式，對生產(chǎn)工藝和方法做出改變。監(jiān)管模式也將改變，這意味著增材制造將成為一項工業(yè)化生產(chǎn)的需求。因此，我們在流程層面上優(yōu)化增材制造技術(shù)，以確保在你建造的東西和你建造的方式之間存在著聯(lián)系。作為一家技術(shù)公司，我們不僅要考慮今天，而且要考慮一年、兩年、五年甚至十年后如何使用增材制造。當(dāng)我們看到行業(yè)的發(fā)展方式時，我們處于獨特的地位，因為我們?yōu)榉殖?9個細分行業(yè)的11個行業(yè)提供服務(wù)。我們不考慮航空航天、運輸行業(yè)的增材制造需求，而是針對于我們的69個細分市場提供增材制造服務(wù)。"

可持續(xù)發(fā)展推動變革

有鑒于此，可持續(xù)性已成為整個制造業(yè)的核心價值。就其本質(zhì)而言，增材制造有可能更具有可持續(xù)性：逐層制造所使用的材料明顯少于傳統(tǒng)的成型法或減材法。最后，增材制造可以被設(shè)置為在任何地方生產(chǎn)。這簡化了供應(yīng)鏈，降低了成本，并通過降低運輸排放減少了對環(huán)境的影響。

Ribet先生指出，這種方法可以解決各種不同領(lǐng)域的公司的需求。事實上，達索系統(tǒng)在增材制造領(lǐng)域的首批投資之一是Biomodex，這是一家醫(yī)療設(shè)備和材料公司，他們利用增材制造技術(shù)重新制作精確的腦動脈瘤模型。腦外科醫(yī)生在進行實際手術(shù)之前，會使用該3D模型來練習(xí)操作動脈瘤的程序。

Ribet先生解釋說："這是我們的增材制造戰(zhàn)略的一個完美例子：你首先通過從多個設(shè)備獲取數(shù)據(jù)來創(chuàng)建虛擬3D模型。該模型是以完美的精確方式重建的，不是在毫米級，甚至不是在納米級，而是幾乎在分子級。3DEXPERIENCE采取了這種跨越多個環(huán)節(jié)的方法。它從一個非常精確的三維重建開始，然后研究如何理想地與硬件和設(shè)備互動，確保所有這些都能在生產(chǎn)工作流程中得到適當(dāng)?shù)恼�合。這就是達索系統(tǒng)公司對待工業(yè)制造領(lǐng)域許多重要客戶的方式。他們開發(fā)他們的機器，他們開發(fā)用于3D打印的粉末、流體或塑料，用我們的技術(shù)。如果你不能極其精確地控制材料的物理、功能和邏輯行為，那么你的虛擬表現(xiàn)和最終部件之間總會有差異。在3D打印中，你可以使用相同的機器和相同的材料，但由于零件的幾何形狀不同或溫度不同，它的表現(xiàn)也會不同。因此，了解材料的確切行為變得極為重要�？紤]到所有這些，像通用電氣、勞斯萊斯、空中客車、波音和賽峰集團這樣的航空航天領(lǐng)導(dǎo)者與達索系統(tǒng)密切合作，在制造層面上定義新工藝和新方法。目前正在進行一項重大轉(zhuǎn)型，以提高飛行的可持續(xù)性。他們認為這是一種完全重新思考他們在過去15-20年里一直在實施的一些工業(yè)流程的方式。他們開始融合越來越多的增材制造方法，因為減法是昂貴的、痛苦的、不可持續(xù)的。"

如果說許多公司在探索增材制造時只是作為一種提高生產(chǎn)力、提高效率和降低成本的方式，那么現(xiàn)在他們正在尋求將其作為重大可持續(xù)發(fā)展議程的一部分來實施，他們需要證明他們的生產(chǎn)方式比過去更環(huán)保。

增材制造驅(qū)動制造業(yè)發(fā)展的最后一英里

達索系統(tǒng)創(chuàng)建3DEXPERIENCE市場的最初目的，是作為一種無縫的方式來制造零件并與全球領(lǐng)先的數(shù)字制造商合作。公司用它來確定基于項目和零件規(guī)格的最佳合作伙伴。這包括保持零件開發(fā)和生產(chǎn)的可追溯性，這對認證至關(guān)重要。公司可以通過利用協(xié)作、幾何合規(guī)性和工業(yè)標(biāo)準來簡化協(xié)作過程。然而，對于那些現(xiàn)在希望越來越多地將其生產(chǎn)線內(nèi)部化的公司來說，這并不總是足夠的。這些公司需要能夠迅速調(diào)整他們的工作流程以適應(yīng)快速變化的要求。

這是一個重大的、持續(xù)的變化，現(xiàn)在反映在 3DEXPERIENCE 和達索系統(tǒng)的相關(guān)云產(chǎn)品套件中。CATIA 軟件會觀察產(chǎn)品的設(shè)計方式，并可以根據(jù)幾何形狀、零件尺寸或批量大小指出哪些增材工藝能夠制造它。通過重新定義整個流程，可以顯著提高生產(chǎn)力。3DEXPERIENCE 優(yōu)化了制造和工程之間的反饋循環(huán)，這種方法使像空中客車這樣的公司能夠以前所未有的水平提高生產(chǎn)力。Ribet 指出，賽峰集團、雷諾或捷豹路虎等客戶可能需要走得更遠，進入現(xiàn)場服務(wù)領(lǐng)域。

Ribet說："我們有一些客戶已經(jīng)開始與我們合作了一年半多一點，他們不再銷售產(chǎn)品。他們銷售的是一種產(chǎn)品的使用小時數(shù)，從航空航天和國防或汽車迅速轉(zhuǎn)向工業(yè)設(shè)備。我們在德國有一個客戶，活躍在大型工廠的自動化生產(chǎn)線建設(shè)領(lǐng)域，他們來找我們，因為改造一條生產(chǎn)線需要花費太多時間。因此，他們轉(zhuǎn)而采用模塊化結(jié)構(gòu)。他們創(chuàng)建了材料清單和生產(chǎn)線的虛擬雙胞胎，但他們意識到，他們無法對每一個方面進行編程。隨后他們認識到，一些定制模塊必須按需生產(chǎn)，并由增材制造驅(qū)動。"

在達索系統(tǒng)的設(shè)想中，這就是制造業(yè)的未來：在客戶所在地進行最后一英里、增材制造驅(qū)動的生產(chǎn)線定制。當(dāng)一條新的生產(chǎn)線交付時，客戶會收到實物資產(chǎn)、技術(shù)文件和數(shù)字孿生，包括允許使用增材制造工藝創(chuàng)建單個模塊的系統(tǒng)孿生。

DELMIA使企業(yè)能夠通過虛擬孿生體驗（Virtual Twin Experience）實現(xiàn)這些目標(biāo)

3DEXPERIENCE包括三個核心技術(shù)，這些技術(shù)是針對這種情況實例化而開發(fā)的。DELMIA是用于制造過程自動化、工作流程和改造。ENOVIA是PLM的骨干，用于管理材料清單、結(jié)構(gòu)和成本。CATIA Magic是一個基于模型的系統(tǒng)工程平臺，將所有這些作為一個或多個系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)。這是基于RFLP，即 "需求、功能、邏輯和物理學(xué) "的意思。這四個元素被用來描述系統(tǒng)的任何部分。

Ribet說："一旦你有了這個模型，只要你愿意，你就可以虛擬地運行它。你可以做一些改變，看看它將是什么樣子。而美妙之處在于，你也可以模擬制造過程，包括機器人、傳送帶或3D打印機。只需拖放物品，就可以看到生產(chǎn)線的產(chǎn)量、速度和能源消耗。

將增材制造轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化

就在幾年前，像達索系統(tǒng)這樣的公司不得不推動他們的客戶采用增材制造，現(xiàn)在Ribet指出，市場的拉動作用要大得多，航空業(yè)推動了終端零件的需求，所有細分市場都在關(guān)注增材制造的工具需求，其中醫(yī)療設(shè)備走在了前列。對于從事重要部件制作的公司來說，這種趨勢更加明顯，他們不僅需要對產(chǎn)品進行保密，還需要對整個制造過程進行保密。

Ribet先生說："唯一的辦法是向合作伙伴、向外部公司說明他們所需要的只是一個高層次的描述，然后對其進行不斷調(diào)整，創(chuàng)造有價值的內(nèi)部知識。這些公司使用3DEXPERIENCE平臺作為他們工作的核心。我們甚至不知道他們用我們的軟件做什么的細節(jié)，但我可以告訴你，他們給我們的要求是相當(dāng)技術(shù)性的。"

Ribet指出，功能原型在開發(fā)過程的早期進行物理驗證是增材制造的一個關(guān)鍵的短期機會，還有最后一英里的工具定制、售后支持和維修。今天，模具是相關(guān)的，因為許多工業(yè)流程需要隨著新的法規(guī)而改變。從航空航天到能源生產(chǎn)，普遍需要重新啟動。Ribet以Vertical Aerospace為例，這是一家英國初創(chuàng)公司在，F(xiàn)IA2022上展出了其六座的eVTOL機型。他們兩年前開始與Dassault合作，當(dāng)時還是一張白紙，不到兩年后，他們就有了一個模型，并將很快獲得飛行認證。他們還收到了來自日本航空、美國航空、阿瓦隆、波音的近40億歐元的大規(guī)模訂單。在兩年內(nèi)，他們必須掌握許多制造工藝和材料科學(xué)，他們說，如果沒有像3DEXPERIENCE平臺所提供的建模和仿真方法，這將是不可能的。他們用它進行了大量的虛擬測試，但他們也想測試一些特定的變體和配置，這也是他們真正想用3D打印來做的原因。

另一個關(guān)鍵領(lǐng)域是核能發(fā)電。今天，法國近一半的核電站（歐洲最大的核能來源）已經(jīng)關(guān)閉，因為從工程角度來看，這些核電站是在60年代想象出來的，它們在70年代末或80年代投入了生產(chǎn)。它們應(yīng)該被關(guān)閉還是被改造？Ribet說：“許多替換零件已經(jīng)不存在了，或者它們不再被核安全當(dāng)局認證。有些可能需要更換數(shù)以千計的夾具，而這些夾具沒有人能夠制造。當(dāng)你有一些用于戰(zhàn)略產(chǎn)品的關(guān)鍵部件，這些部件的成本高達數(shù)十億歐元，而這些部件不能再制造了，除了增材制造，沒有其他選擇。那些不再生產(chǎn)的簡單部件將有很大的市場，需要進行反向工程和打印，這正是我們（達索系統(tǒng)）收購Diota的原因�！�

在這之前，Ribet指出，增材制造仍然需要克服一些限制。其中之一是速度和生產(chǎn)力，但Dassault確信這些將被克服。Ribet補充表示，一個更緊迫的問題是，你如何確保正在打印的東西的可追溯性？這在關(guān)鍵的、高度管制的領(lǐng)域是很重要的。在傳統(tǒng)制造業(yè)中，這比較容易，你只需要物理實施安全，但在數(shù)字工作流程中，你怎么知道黑客沒有篡改打印過程中的行為？你如何確保從機器里出來的東西和它應(yīng)該有的完全一樣？當(dāng)你看到它出來的時候，你無法知道它是否被破壞了，特別是對于典型的增材制造零件的復(fù)雜晶格結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)安全將成為增材制造的一個主要話題，因為它正朝著最終零件生產(chǎn)的方向發(fā)展。