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Materialise的30年:自動(dòng)化工廠和生產(chǎn)正推動(dòng)實(shí)踐可持續(xù)發(fā)展 

2021-05-13 13:31
當(dāng)3D打印還處于早期發(fā)展階段時(shí),Materialise公司為數(shù)不多的幾名員工會(huì)先處理CAD文件,然后拿出乒乓球拍,進(jìn)行一場(chǎng)精彩的長(zhǎng)時(shí)間乒乓球賽。幾個(gè)小時(shí)后,CAD文件將被轉(zhuǎn)換為STL的格式,他們終于可以開(kāi)始第一個(gè)極度緩慢的迭代。

從專用軟件到計(jì)算能力的技術(shù)進(jìn)步,Materialise飛速發(fā)展了30年 。我們已經(jīng)處于這樣一個(gè)時(shí)代,極其復(fù)雜的文件已經(jīng)可以在云端進(jìn)行快速高效的計(jì)算,然后在短短幾分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)換成可立即打印的文件,大幅減少人工操作。不僅如此,我們還對(duì)文件進(jìn)行了優(yōu)化,使其具有最高效的建模和定位,以及最少的所需支持結(jié)構(gòu)。隨著3D打印邁向未來(lái)的步伐,越來(lái)越多的自動(dòng)化流程將帶來(lái)更高的打印精度,并在減少行業(yè)浪費(fèi)的同時(shí)提高可持續(xù)性。

在Materialise公司去年慶祝30周年之際,我們通過(guò)一系列博客文章回顧了公司歷史中最有意義的創(chuàng)新。在這篇文章中,我們重溫了我們的一些工廠和生產(chǎn)上的實(shí)踐,以及它們與我們對(duì)更美好、更健康世界的愿景之間的關(guān)系。
Materialise的30年:自動(dòng)化工廠和生產(chǎn)正推動(dòng)實(shí)踐可持續(xù)發(fā)展 (2).png
1990年代初期,Materialise的初代乒乓球隊(duì)員

一切始于一個(gè)人,一臺(tái)機(jī)器和一種材料
1990年,F(xiàn)ried Vancraen意識(shí)到了他剛剛在德國(guó)不來(lái)梅港市的一家研究機(jī)構(gòu)看到的一項(xiàng)新技術(shù)的巨大潛力-3D打印。意識(shí)到這項(xiàng)技術(shù)的重要性后,F(xiàn)ried大膽地將所有積蓄投資在一臺(tái)機(jī)器上,并創(chuàng)建了Materialise公司。這臺(tái)珍貴的機(jī)器就在最初的乒乓球大戰(zhàn)盛行的地方。

今天和30年前最大的區(qū)別在于材料,軟件和機(jī)器的種類繁多。起先,只能在一臺(tái)機(jī)器上打印一種材質(zhì)非常脆的材料,一旦打印出來(lái)的物體掉在地上,就會(huì)碎裂。它的主要功能是用于制作原型和便于“展示和講述”。

今天,我們擁有從塑料到金屬眾多不同的材料。Materialise公司現(xiàn)在擁有180多臺(tái)專業(yè)機(jī)器,每年產(chǎn)出超過(guò)一百萬(wàn)個(gè)零件。在技術(shù)和材料之間有眾多選擇,就意味著可以生產(chǎn)具有更高功能性的零件。基于我們現(xiàn)在所取得的進(jìn)步,我們可以探討3D打印可以實(shí)現(xiàn)的制造應(yīng)用程序。但是,只有使用正確的軟件來(lái)應(yīng)對(duì)打印當(dāng)今建模的復(fù)雜性,才能實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。

軟件單元的來(lái)源
早期,人們意識(shí)到如果沒(méi)有一個(gè)很好的軟件來(lái)處理文件,他們將永遠(yuǎn)無(wú)法高效地使用3D打印技術(shù)。正如Materialise公司的首席技術(shù)官Bart Van der Schueren以及第一批員工所說(shuō)的那樣:“從一開(kāi)始,最大的問(wèn)題就是缺乏像樣的軟件工具來(lái)將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可實(shí)際打印的內(nèi)容。所以,這就是我們所要做的。我們的主要信念是,消除障礙并提高技術(shù)的可及性,與整個(gè)行業(yè)共同進(jìn)步。與僅保留服務(wù)部門相比,能夠產(chǎn)生更大的影響?!?/div>
因此,Materialise公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)Magics軟件,該軟件可以將CAD文件轉(zhuǎn)換為STL文件進(jìn)行打印,從而為整個(gè)行業(yè)提供更有效的構(gòu)建過(guò)程。它還有助于修復(fù)文件編輯設(shè)計(jì),甚至在將文件打印出來(lái)之前就可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題??紤]到這一點(diǎn),F(xiàn)ried承諾,開(kāi)發(fā)中立于機(jī)器和技術(shù)的軟件,以便將來(lái)可以與其他公司共同創(chuàng)建軟件,而不是將創(chuàng)新鎖定在一個(gè)品牌名稱下。

我們的主要信念是,消除障礙并提高技術(shù)的可及性,與整個(gè)行業(yè)共同進(jìn)步。與僅保留服務(wù)部門相比,能夠產(chǎn)生更大的影響。
-- Materialise公司的首席技術(shù)官Bart Van der Schueren

可靠的原型設(shè)計(jì)
3D打印在原型設(shè)計(jì)領(lǐng)域中嶄露頭角。客戶需要以經(jīng)濟(jì)高效的方式驗(yàn)證設(shè)計(jì),表現(xiàn)設(shè)計(jì)形態(tài),完成裝配和進(jìn)行功能測(cè)試,然后再將設(shè)計(jì)引入傳統(tǒng)制造。今天,通過(guò)我們的快速原型設(shè)計(jì)服務(wù),我們的項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)可以幫助您找到最佳解決方案,而我們的設(shè)計(jì)與工程(D&E)團(tuán)隊(duì)可以為將準(zhǔn)備好進(jìn)行3D打印的早期設(shè)計(jì)文件提供支持。D&E團(tuán)隊(duì)還可以通過(guò)重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品以獲得更好的性能,減少組裝(所謂的功能集成)或?qū)?strong>零件輕量化來(lái)解決開(kāi)發(fā)難題。

最先進(jìn)的產(chǎn)品原型制作的過(guò)程一直是被客戶保密的。作為他們的合作伙伴,Materialise公司必須通過(guò)建立適當(dāng)?shù)南到y(tǒng),以確保我們的平臺(tái)安全性,來(lái)贏得他們的信任。此外,隨著設(shè)計(jì)和文件變得越來(lái)越大和越來(lái)越復(fù)雜,他們需要一種能夠快速處理和存儲(chǔ)這些海量文件的解決方案。

在云端擴(kuò)大規(guī)模
同樣,為了響應(yīng)對(duì)安全性的需求和擁有足夠的計(jì)算能力來(lái)處理這些大型文件,公司必須有所發(fā)展和創(chuàng)新。隨著時(shí)間的流逝,計(jì)算機(jī)得到了改進(jìn),我們也開(kāi)發(fā)了更好的軟件,去更快速地處理文件并使流程自動(dòng)化。在等待文件處理的時(shí)候去打乒乓球比賽已成為歷史。

盡管如此,文件仍然變得越來(lái)越復(fù)雜,為了滿足需求,我們將目光投向了云計(jì)算。這意味著我們僅依靠一臺(tái)計(jì)算機(jī),就可以訪問(wèn)整個(gè)服務(wù)器。這在所有行業(yè)中都是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì),因?yàn)檫@是擴(kuò)大規(guī)模的必要條件。諸如加密的通信和管理流程等的技術(shù)進(jìn)步,確保了客戶數(shù)據(jù)的安全性。

使不可能變?yōu)榭赡?/strong>
我們的另一位長(zhǎng)期員工,現(xiàn)任 Stereolithography公司的CAD經(jīng)理Staf Wuyts回憶說(shuō):“Fried說(shuō)過(guò),有一天,我們將要制造一臺(tái)可以打印人類大小物體的機(jī)器?!?大家雖然感到驚訝,但沒(méi)有忽視他的想法。最終,在2000年,Materialise實(shí)際上能夠制造一臺(tái)可以做到這一點(diǎn)的SLA機(jī)器,甚至可以打印出猛犸象骨骼大小的骨頭!

2000年代初,使用這些SLA機(jī)器進(jìn)行大件打印的需求出現(xiàn)了。問(wèn)題是,構(gòu)建工作量很大,每臺(tái)機(jī)器都需要一個(gè)人來(lái)處理所有所需的支撐設(shè)計(jì)。它還是不可擴(kuò)展的,所以Bar給軟件部門提出挑戰(zhàn):為Magics創(chuàng)建一個(gè)模塊,該模塊將自動(dòng)為構(gòu)建生成材料消耗最小化最佳支撐架結(jié)構(gòu)。軟件部門開(kāi)發(fā)了可以做到這一點(diǎn)的e-Stage,但是問(wèn)題是生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)不愿意對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。這些龐大的構(gòu)建中的每一個(gè)部分都要花費(fèi)數(shù)萬(wàn)歐元,如果他們嘗試了,該軟件卻無(wú)法正常工作,將會(huì)造成巨大的浪費(fèi)。該軟件因此暫時(shí)擱置了。

Staf進(jìn)一步解釋說(shuō):“當(dāng)客戶提出我們認(rèn)為不可能的東西時(shí),我們會(huì)和客戶一起測(cè)試可能性?!?有一天,一位藝術(shù)家與他們接觸,他想打印出一個(gè)巨大而復(fù)雜的雕塑,其中包含成百上千只人形的蜜蜂。由于設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜,最終,Bart大膽地決定對(duì)e-Stage進(jìn)行測(cè)試,否則,他們將不得不擱置該項(xiàng)目。雕塑被打印出來(lái)之后,精整加工團(tuán)隊(duì)實(shí)際上感到十分驚奇,因?yàn)楦鞑考绕綍r(shí)要薄得多,拆除支撐變得非常容易。這原本是一個(gè)非常昂貴且浪費(fèi)的測(cè)試,但是相反,它改變了自此以來(lái)生產(chǎn)運(yùn)作的方式。生成支撐的自動(dòng)化為精整加工團(tuán)隊(duì)節(jié)省了數(shù)小時(shí)的工作時(shí)間,并且不再需要每臺(tái)機(jī)器都有一個(gè)人來(lái)設(shè)計(jì)支撐。該模塊即使到今天仍在幫助我們的軟件客戶有效降低成本提高生產(chǎn)率

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Materialise工人使用猛犸象SLA機(jī)器精整加工打印出的猛犸象牙

從頭至尾可追溯
制造不僅僅是產(chǎn)量,還涉及質(zhì)量,可靠性和可重復(fù)性。多年來(lái),我們已經(jīng)能夠?yàn)獒t(yī)療和航空航天領(lǐng)域開(kāi)發(fā)經(jīng)過(guò)認(rèn)證和可追溯的零件。對(duì)于醫(yī)療領(lǐng)域,我們正在為患者創(chuàng)造個(gè)性化的植入物,來(lái)最大程度地減少進(jìn)一步的手術(shù)。而對(duì)于航空航天領(lǐng)域,我們能夠提供經(jīng)過(guò)認(rèn)證的增材制造的飛行器部件。

對(duì)于整個(gè)增材制造環(huán)境,可追溯性至關(guān)重要。它使您可以監(jiān)視零件的制造時(shí)間,使用的材料以及庫(kù)存的數(shù)字化情況。諸如Materialize Streamics之類的軟件可幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,因?yàn)樗兄诳刂贫说蕉说墓ぷ髁鞒蹋瑥拇蛴?zhǔn)備到零件制造再到精整加工,每個(gè)步驟都是可追溯的,并且可以通過(guò)數(shù)字方式訪問(wèn)。
Materialise的30年:自動(dòng)化工廠和生產(chǎn)正推動(dòng)實(shí)踐可持續(xù)發(fā)展 (1).png
     經(jīng)過(guò)認(rèn)證,用于空中客車的輕質(zhì)仿生墊片,比以前輕了15%

可持續(xù)生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)
如今,在專業(yè)的3D打印機(jī)上,90-95%的產(chǎn)率被認(rèn)可的,剩下有5-10%的廢品率。軟件和機(jī)器都在不斷發(fā)展,試圖進(jìn)一步遏制這種浪費(fèi)。最近,我們?cè)诋a(chǎn)品中引入了Bluesint技術(shù),該技術(shù)可以印刷由100%重復(fù)使用的粉末組成的BlueSint PA12,從而減少生產(chǎn)中的浪費(fèi),并使增材制造變得更加可持續(xù)。

特別是在過(guò)去一年的疫情中,隨著供應(yīng)鏈的中斷,我們看到了越來(lái)越多的本地化生產(chǎn)。在供應(yīng)路線突然中斷的情況下,本地采購(gòu)產(chǎn)品是最為明智的,恰恰增材制造可以實(shí)現(xiàn)。可持續(xù)發(fā)展已不僅僅是一句口號(hào),其實(shí)已經(jīng)成為企業(yè)更為賴以生存的一點(diǎn)。

放眼未來(lái),我們看到了數(shù)字化自動(dòng)化的趨勢(shì)將愈發(fā)明顯。從更專業(yè)的軟件到使用AI算法搜索最佳的構(gòu)建方向,再到更好的后期處理,我們將繼續(xù)致力于將更多的自動(dòng)化集成到生產(chǎn)中。此外,我們看到了材料的不斷發(fā)展,3D打印已從一種快速的原型設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展為可靠的可使用零件。最大限度地減少?gòu)U料的產(chǎn)生,用更少的材料制造更輕,更堅(jiān)固的部件;簡(jiǎn)化供應(yīng)鏈以及優(yōu)化貨物運(yùn)輸,這些都是我們?cè)诔泳?strong>有可持續(xù)性發(fā)展的未來(lái)大步邁進(jìn)時(shí)所看到的趨勢(shì)。
來(lái)源:Materialise
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