连载(37)增材制造是数字孪生产业的完美搭档

文章来源:APS研究
2020-09-11

增材制造是数字孪生产业的完美搭档

增材制造是近30年发展起来的一种微积分式的制造方式,在设计阶段将数 模切片微分,制造阶段则在微米级通过精确控制材料堆积的方式积分成型。

增材制造使设计师突破传统制造工艺的束缚,实现全新的产品设计,从而在 实现产品减重(如航空航天领域)、私人定制(如骨科植入物和制鞋领域)以及 全新产品设计(如梯度混合材料设计、成型中嵌入传感器的智能产品)等方面, 为设计师拓展了无限的空间(图29、图30)。

增材制造技术的发展,极大地促进了数字孪生体的“数字资产”和“物理实 ”之间的虚实双向转化。

(2)由实向虚,全数字化制造为数字孪生体提供宝贵的过程数字资产

增材制造是一个全数字化的制造过程(图32)。数字化是增材制造技术的天 然属性,没有数字化就无法实现增材制造。而且增材制造的数据链是全过程的, 从产品设计、仿真优化、工艺参数、加工制造、包装检测到全生命期的维护保障 都可通过全数字化过程实现。因此每个增材制造的产品,天然就是一个数字孪生 体,包含全生命期信息。

增材制造全过程产生的数据和算法是核心的数字资产,如在线积累的增材工 艺数据包、基于材料在线优化的增材工控算法等。增材工艺仿真优化算法与设备 可以相对分离,仿真升级后新的工艺数据和优化算法,通过在线升级可使制造工 艺水平和产品质量得到持续优化和提升。

由于产品是在工艺参数包的控制下积分制造出来的,因而可以严格控制和记 录产品的成型过程。这些过程数据对于提升质量、运维保障及产品迭代升级都极 具价值。

增材制造的天然在线和数字化的特性,以及材料、设备和生产线的通用性, 使得增材思维下的产业具有天然的柔性、敏捷性、数字化、在线化和服务化等特 征。如果说传统制造模式下的产业形态进行数字孪生体的建设需要较多转型和变 革,那么增材思维下的产业天然就是数字孪生产业。传统产业在增材思维的加持 下,向数字孪生产业转型能够事半功倍。因此,我们提出“增材制造是数字孪生 产业的完美搭档”这一论断