增材制造掀起世界工業(yè)制造革命
目前，3D 打印技術(shù)在全球范圍內(nèi)仍持續(xù)升溫，應(yīng)用五花八門。 2017 年，阿迪達斯就推出 3D 打印球鞋“Futurecraft 4D”被炒到上萬元一雙。而在 2018 年漢諾威工業(yè)博覽會上，西門子 CEO 凱颯 (Joe Kaeser) 曾親手將一雙鞋底由3D 打印的 Adidas 白色定制款 Ultra boost 跑鞋送給德國總理默克爾。
事實上，不僅僅是跑鞋，當今很多行業(yè)都已經(jīng)開始使用3D 打印技術(shù)，比如航空航天、電子、醫(yī)療、能源、模具，以及汽車等等。只要是有定制化需求的行業(yè)，3D 打印技術(shù)就會成為趨勢。
增材制造 (Additive Manufacturing) 是相對于傳統(tǒng)切削的減材制造和利用模具的等材制造，以材料累加為基本特征，通過不同的能量源與 CAD/CAM 相結(jié)合的制造方式。3D 打印是其中最重要的技術(shù)類型之一。增材制造的特點是直接利用 CAD 三維模型制造，不需要模具等中間制造過程。
無疑，增材制造是工業(yè)制造的一場革命。增材制造工業(yè)化意味著產(chǎn)品更快上市、制造靈活性更強、產(chǎn)品質(zhì)量更好，生產(chǎn)效率更高。西門子作為世界上僅有的能為增材制造工業(yè)應(yīng)用提供集成軟件和自動化解決方案的企業(yè)，正在為這一尖端科技領(lǐng)域的發(fā)展提供NX和Teamcenter等軟件平臺，以及 SIMATIC、SINUMERIK、SINAMICS等硬件控制和驅(qū)動產(chǎn)品，基于云的開放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng) MindSphere 和增材制造咨詢服務(wù)，涵蓋設(shè)計、仿真、生產(chǎn)和檢測全過程。只有全面整合全價值鏈中的每一個環(huán)節(jié)才能真正為客戶帶來可持續(xù)的競爭力。
圖1 西門子正在構(gòu)建一個世界領(lǐng)先的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)，共同推動增材制造技術(shù)的革新。
NX 端到端單一集成軟件釋放產(chǎn)品設(shè)計潛能
由于增材制造原則上無需模具，設(shè)計師可在保證產(chǎn)品性能的前提下設(shè)計出結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的零部件，并最大可能地減少零部件數(shù)量，優(yōu)化裝配流程，從而大幅度縮短原型制造周期，加速產(chǎn)品上市。可調(diào)整的設(shè)計亦可滿足客戶定制化需求，并簡化產(chǎn)品維修過程。
西門子 NX 端到端單一集成軟件在涵蓋設(shè)計、優(yōu)化、仿真和打印功能的同時，還兼容金屬和塑料部件的設(shè)計，為客戶提供增材制造應(yīng)用整體解決方案。
例如，基于洋蔥頭仿生設(shè)計理念，NX 軟件使設(shè)計師能夠不受傳統(tǒng)制造方式和設(shè)計思維的限制。通過 NX 軟件進行重新設(shè)計的燃機輪機燃燒器噴嘴，其零件數(shù)量可減少超過50%，焊接數(shù)量可減少約 50%，并且裝配步驟得到簡化，維修時間減少 90%。
西門子將增材制造應(yīng)用于實際生產(chǎn)，具有豐富的實際驗證經(jīng)驗。西門子超級合金燃氣輪機的 3D 打印葉片通過運用 NX 軟件進行設(shè)計，其交付時間縮短了 75%，成本減少了70%，效率提高了 0.1%。
圖2 西門子增材制造技術(shù)應(yīng)用于超級合金燃氣輪機動葉片打印，具有實際驗證經(jīng)驗。
全集成自動化解決方案實現(xiàn)高效安全生產(chǎn)
作為一個新興的行業(yè)，增材制造同時也是西門子關(guān)注的重點技術(shù)之一。西門子為客戶提供貫穿整個增材制造和后處理過程的全集成自動化（TIA）解決方案，提升客戶市場競爭力。
西安鉑力特增材技術(shù)股份有限公司（BLT）公司目前擁有金屬增材制造設(shè)備 100 余臺，為全球近 700 家用戶提供金屬增材制造與再制造技術(shù)，是第一支在科創(chuàng)板上市的專注于工業(yè)級金屬增材制造的高新科技企業(yè)。
BLT 生產(chǎn)的定制化金屬增材制造產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。在制造高溫合金空心葉片和拓撲天線支架的激光選區(qū)熔化技術(shù)中，BLT 運用西門子 SIMATIC S7-1500 系列PLC，SINAMICS V90 系列驅(qū)動系統(tǒng)，SIRIUS 系列低壓工業(yè)控制產(chǎn)品，并借助 TIA 博途進行工程組態(tài)，實現(xiàn)高效安全穩(wěn)定生產(chǎn)。
圖3 西門子增材制造技術(shù)應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。
“我們十分重視設(shè)備成形過程的質(zhì)量和安全性，西門子為我們提供了更加安全穩(wěn)定的自動化控制系統(tǒng)，保證設(shè)備運行過程中的可控性及可持續(xù)性。同時，西門子的設(shè)備已經(jīng)過市場的充分檢驗，為我們打造金屬增材制造智能工廠提供了更有力的保障。”西安鉑力特增材技術(shù)股份有限公司副總經(jīng)理楊東輝表示。
汽車行業(yè)是最早真正實現(xiàn) 3D 打印的行業(yè)之一。在過去的十年里，先進的技術(shù)使汽車的開發(fā)、設(shè)計、制造和分銷過程發(fā)生了重大的變化。更安全輕便的產(chǎn)品、嶄新的設(shè)計、更低的制造成本和更快速的開發(fā)與制造成為行業(yè)發(fā)展方向。
而湖南華曙高科技有限責任公司（華曙高科）是工信部頒布的 3D 打印智能制造試點示范項目企業(yè)，為航空航天、醫(yī)療 ( 含口腔）、汽車和工業(yè)模具等行業(yè)提供增材制造設(shè)備、材料、軟件和服務(wù)。
華曙高科廣泛應(yīng)用西門子全集成自動化解決方案。例如，在生產(chǎn)賽車輕量化部件的過程中，運用西門子 TIA 博途作為整體組態(tài)工具，大幅減少初次調(diào)試和更改的調(diào)試時間。另外值得一提的是，西門子提供全球適用的控制柜解決方案，滿足 IEC-UL/CSA 標準，并具有相關(guān)證書，大大地為客戶提供了便利，提高了出貨效率，助力客戶搶占市場先機。
在 2019 中國國際工業(yè)博覽會上，西門子還與華曙高科簽署了增材制造戰(zhàn)略框架合作協(xié)議。西門子將為其提供 NX端到端軟件和全集成自動化的數(shù)字化雙胞胎解決方案，雙方圖 3 西門子增材制造技術(shù)應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。將就拓展增材制造工業(yè)化應(yīng)用場景展開全方位合作。
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