達(dá)索白銳：仿真驅(qū)動(dòng)智能設(shè)計(jì)和制造以及在增材制造中的應(yīng)用

2019年6月28日，激光制造與再制造技術(shù)及應(yīng)用研討會(huì) 在北京興基鉑爾曼酒店召開�，F(xiàn)場(chǎng)專業(yè)人士眾多，南極熊3D打印網(wǎng)是本次研討會(huì)的合作媒體。


下面是現(xiàn)場(chǎng)速記，或許有些不完美之處，但總體上干貨信息量很大，值得閱讀。

達(dá)索系統(tǒng)公司的白銳老師做仿真驅(qū)動(dòng)智能設(shè)計(jì)和制造以及在增材制造中的應(yīng)用

白銳：首先感謝光學(xué)學(xué)會(huì)的邀請(qǐng)，做這樣一次報(bào)告。我聽了全天的報(bào)告，基本上都是以硬件、材料為主，下午陳主任提到了軟件方面的東西，我這一塊主要講軟件為主，尤其講軟件技術(shù)怎么支撐我們應(yīng)用硬件，智能制造，包括增材制造的發(fā)展，從這個(gè)角度借鑒國(guó)外開發(fā)的思路，希望給大家開拓一些思路和想法。
    智能制造就是軟硬結(jié)合，而且中國(guó)的工業(yè)軟件一直是短板，我們以前的投入不重要，實(shí)際上程度好一些，先進(jìn)的工藝、材料、設(shè)備，實(shí)際上軟件是非常非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。我的介紹主要是這樣一個(gè)目的。這是介紹內(nèi)容，包括綜述和設(shè)計(jì)方面的一些發(fā)展，創(chuàng)新與設(shè)計(jì)方面也提到，工藝仿真和模擬，這方面我們也在做，還有一些應(yīng)用案例，以及我們現(xiàn)在要希望通過仿真來(lái)把整個(gè)完整的智能設(shè)計(jì)和制造驅(qū)動(dòng)，這里面涉及到制造。實(shí)際上增材制造，它只是一個(gè)工序，我們后面往往是不可避免要做傳統(tǒng)工藝。如果我們從軟件的角度來(lái)講，只解決增材制造的問題，實(shí)際上它只解決了一個(gè)點(diǎn)上的問題，只有打通整個(gè)工序流程的仿真，對(duì)企業(yè)界和功能界才有一定意義的價(jià)值。像炒菜一樣，某個(gè)鏟子炒菜很好，但是整個(gè)這道菜從頭到尾，最后油潑一下，這一塊能算出來(lái)，前面做的意義并不是特別大。
    大家都是專家，目前中國(guó)國(guó)際上增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)，現(xiàn)在金屬和非金屬發(fā)展非常快，尤其是金屬，年初報(bào)告有六個(gè)公開的市場(chǎng)認(rèn)證，證明金屬增材制造已經(jīng)從全產(chǎn)業(yè)鏈，從前端的材料開發(fā)，一直到最后的認(rèn)證檢測(cè)，包括維修保障各方面，在國(guó)外全部走通了。國(guó)內(nèi)我們也在跟蹤，經(jīng)濟(jì)上不存在任何問題，因?yàn)楸容^快，民機(jī)（音）上今年準(zhǔn)備拿到中國(guó)市場(chǎng)。
    中國(guó)的發(fā)展也很快，剛才有專家也介紹。整個(gè)面向增材制造的設(shè)計(jì)技術(shù)，剛才提到很多，拓?fù)鋬?yōu)化、減震、一體化設(shè)計(jì)等全新設(shè)計(jì)。再到工藝，到制造。隨著增材制造從實(shí)驗(yàn)研究科研技術(shù)慢慢進(jìn)入到生產(chǎn)，變成車間的智能管理排查方面的問題。這是另一個(gè)方面，從我們仿真角度來(lái)講，從軟件的角度來(lái)講，我們希望把中間的流程打通，而不是說(shuō)只解決某一個(gè)點(diǎn)的問題，比如只解決設(shè)計(jì)優(yōu)化，或者只解決工藝問題。因?yàn)槟阍趥鹘y(tǒng)制造上要想做出這個(gè)事來(lái)，其實(shí)是蠻難的，因?yàn)榇蠹矣泻芏嘟?jīng)驗(yàn)性和固化的東西，但是增材制造是一張白紙，大家往往從研究階段切入，實(shí)際上給了及制造一個(gè)契機(jī)。增材也要減材，就可以把數(shù)字化流程真正跟實(shí)物之間的協(xié)同打通。
    我們現(xiàn)在在工業(yè)軟件行業(yè)的概念，叫“數(shù)字化雙胞胎”，我任何實(shí)際的東西，不管是原材料還是工藝、設(shè)備，實(shí)際上對(duì)應(yīng)的都有一個(gè)虛的東西，跟它進(jìn)行反復(fù)迭代計(jì)算，迭代進(jìn)行優(yōu)化。這就代表未來(lái)工業(yè)軟件發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，所以整個(gè)這一套完整的流程從在線制造、在線設(shè)計(jì)，到計(jì)算材料科學(xué)，到基于功能的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，最后到生產(chǎn)智能化車間管理，這是一個(gè)完整的解決方案。
    今天因?yàn)橹饕�是偏工藝，設(shè)計(jì)的東西沒有太多的設(shè)計(jì)到，我簡(jiǎn)單提一下�，F(xiàn)在隨著增材制造的發(fā)展，仿真設(shè)計(jì)現(xiàn)在非常熱，它的背后驅(qū)動(dòng)技術(shù)就是有一些源于拓?fù)鋬?yōu)化的算法。國(guó)際上類似這樣的創(chuàng)新性的研究現(xiàn)在也是如火如荼，中國(guó)也一樣，波音747增間距的加強(qiáng)，按照分布給你進(jìn)行全新的材料分布，減重，增加經(jīng)濟(jì)性，并且可以更加的美觀，有藝術(shù)性的感覺。當(dāng)然，這兩年又提出更多功能性的要求，像可以進(jìn)行散熱，還有智能性的要求，比如3D打印電路和3D打印結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，電路、傳感器直接布到結(jié)構(gòu)中去，等等這些。有了全新的制造工藝，很多新的設(shè)計(jì)理念就發(fā)生了改變和顛覆，所以這一塊現(xiàn)在是比較熱門的話題。
    同時(shí)，它也對(duì)人的要求越來(lái)越高，也就是可能以前我是搞材料的，或者以前我是搞電的、結(jié)構(gòu)的，現(xiàn)在要融合，需要了解更多的專業(yè)和學(xué)科，你才能把這樣的一個(gè)全新的東西搞出來(lái)。包括現(xiàn)在教育部也提出新的概念，可能未來(lái)人才培養(yǎng)一定需要復(fù)合性能，而不是說(shuō)你只懂你，你得懂專業(yè)方向，這可能滿足不了以后技術(shù)發(fā)展的要求。這是拓?fù)鋬?yōu)化、仿真設(shè)計(jì)，3D打印連接和藝術(shù)工藝設(shè)計(jì)結(jié)合，這樣的零件現(xiàn)在已經(jīng)很多了。在這上面也投入了很多。
    這是達(dá)所（音）制造的整個(gè)創(chuàng)新制造的流程，包括點(diǎn)陣數(shù)據(jù)庫(kù)的增加，點(diǎn)陣的優(yōu)化。我們?cè)谥行牟嫉谋容^粗，現(xiàn)在中心能夠優(yōu)化出來(lái)，進(jìn)行尺寸優(yōu)化，拓?fù)鋬?yōu)化這些技術(shù)，優(yōu)勢(shì)就是可以幫助增量�；蛘弑M量讓結(jié)構(gòu)分布是均勻的，而避免出現(xiàn)過高的地區(qū)。
    這樣的技術(shù)現(xiàn)在越來(lái)越多，零部件企業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)開始進(jìn)入到實(shí)際結(jié)構(gòu)里面，真正工業(yè)級(jí)的這種融合到一起。我們把它叫做計(jì)算機(jī)人工智能識(shí)別的增強(qiáng)技術(shù)，像仿真也是人工智能大的概念之一，他把它要跟我們的設(shè)計(jì)緊密集成在一起。以前的設(shè)計(jì)基本上是面向可制造、可裝備的設(shè)計(jì)，很多基于傳統(tǒng)件、基于傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)性的設(shè)計(jì)，有很多的約束條件固化，因?yàn)樗�要達(dá)到一定的要求。未來(lái)的設(shè)計(jì)，隨著工藝的約束條件越來(lái)越大，它可以尋找到最合理的設(shè)計(jì)，而不是人來(lái)做�，F(xiàn)在人的能力再?gòu)?qiáng)，經(jīng)驗(yàn)再豐富，肯定也不可能未來(lái)搞得過電腦整合最優(yōu)的方案。比如像這樣的一個(gè)減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)變量上來(lái)講是非常多的，包括外部的拓?fù)湫螤羁梢愿淖儯�包括桿件的粗細(xì)程度、密度等等，這些都是可以變量。如果你采取等密度的結(jié)構(gòu)，實(shí)際上并沒有充分發(fā)揮材料的分布。我們實(shí)際上這里從仿真角度來(lái)講，它要融合多種學(xué)科，包括非參數(shù)的拓?fù)鋬?yōu)化、多參數(shù)的不同調(diào)整的優(yōu)化，會(huì)出現(xiàn)很多變量，由計(jì)算器給你尋找各種可能的方案，尋找人機(jī)交互界面，它可以快速呈現(xiàn)出來(lái)，告訴你性能的情況，這里我們仿真跟三維設(shè)計(jì)形成一個(gè)緊密的結(jié)合，不需要用戶在多個(gè)CDCE軟件之間來(lái)回切換轉(zhuǎn)換。這就會(huì)顛覆未來(lái)的設(shè)計(jì)理念和體系。
    現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有一些單位跟我們嘗試開展這方面的合作，用全新的設(shè)計(jì)理念設(shè)計(jì)體系，而不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單拿出一兩個(gè)零件做拓?fù)�。包括可制造性的�?yōu)化，避暑打印的是局部的給它進(jìn)一步的優(yōu)化。包括設(shè)計(jì)方案評(píng)選，同等重量下，比如說(shuō)桿件密度不一樣，包括對(duì)載荷的影響，尤其是產(chǎn)生缺陷以后，出現(xiàn)斷桿以后，它的性能的評(píng)估，我們要把這個(gè)性能評(píng)估體系跟我前面的設(shè)計(jì)集中在一個(gè)環(huán)境中，不管是飛機(jī)的認(rèn)證，還是其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化都非常重要。
    當(dāng)然，作為一個(gè)課題，不需要把這些技術(shù)融合到一起，但是我們未來(lái)要進(jìn)行推廣，這些工作都非常重要。包括非金屬材料的減震的優(yōu)化設(shè)計(jì)，這要很快過去。包括進(jìn)行導(dǎo)彈或者一體化的優(yōu)化，這都是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這是面向民用產(chǎn)品，像跑步鞋，根據(jù)不同人的個(gè)性化的壓力曲線，壓力分布，給他進(jìn)行結(jié)構(gòu)再優(yōu)化、再設(shè)計(jì)。在線制造，你在我們平臺(tái)上設(shè)計(jì)完了以后，就可以在全球，現(xiàn)在大概有500多家打印機(jī)廠商可以在線制造。這是跟北歐的做運(yùn)動(dòng)鞋的公司合作的。
    我們?cè)趪?guó)內(nèi)也開展了一些探索性的工作，比如說(shuō)跟德國(guó)馬勒在中國(guó)的合資公司做汽車發(fā)動(dòng)機(jī)模具，包括加入減震、散熱道，從零件的設(shè)計(jì)、供應(yīng)、模擬，包括模具的設(shè)計(jì)、強(qiáng)度、散熱性能，以及它的工藝，比如說(shuō)增材的工藝是全產(chǎn)業(yè)鏈的仿真，而不是只做一個(gè)點(diǎn)。



激光制造與再制造技術(shù)及應(yīng)用研討會(huì) 介紹

會(huì)議以激光技術(shù)、增材制造及再制造相關(guān)光電技術(shù)為主題，針對(duì)航空航天交通領(lǐng)域高質(zhì)量復(fù)雜產(chǎn)品的全產(chǎn)業(yè)鏈以及全壽命維護(hù)等迫切需求，開展面向增材制造及再制造的設(shè)計(jì)、材料、工藝及裝備、檢測(cè)以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等相關(guān)光電技術(shù)應(yīng)用研討，提升增材制造及再制造技術(shù)的數(shù) 字化、智能化、高穩(wěn)定能力，驅(qū)動(dòng)中國(guó)制造高質(zhì)量發(fā)展。

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國(guó)加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式形成歷史性交匯，為我國(guó)實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略提供了難得的重大機(jī)遇。制造業(yè)是創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的主戰(zhàn)場(chǎng)，推動(dòng)制造業(yè)先進(jìn)性發(fā)展，是扭轉(zhuǎn)制造業(yè)低質(zhì)低效、重塑產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵所在。大力發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，是加快制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)步伐，加速推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展由數(shù)量和規(guī)模擴(kuò)張向質(zhì)量和效益提升轉(zhuǎn)變的重要途徑，以實(shí)際行動(dòng)貫徹落實(shí)黨的十九大精神的具體體現(xiàn)。

主辦單位：
中國(guó)光學(xué)工程學(xué)會(huì)
北京亦莊國(guó)際投資發(fā)展有限公司
承辦單位：
國(guó)際激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用協(xié)同聯(lián)盟
再制造技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
高能束流加工技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
增材制造航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
高能束流增量制造工藝及裝備北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
會(huì)議網(wǎng)址https://b2b.csoe.org.cn/meeting/show-48.html