創(chuàng)成式設計+數(shù)字孿生 — Altair澳汰爾助力MX3D實現(xiàn)工業(yè)機器人定制

來源：Altair澳汰爾


每次引入并接受新的打印技術時，創(chuàng)新者都需要花費大量時間才能對主流市場產(chǎn)生影響。但是，一旦行業(yè)將其視為主流，許多3D打印產(chǎn)品將實現(xiàn)顯著增長。線弧增材制造（WAAM）3D金屬打印現(xiàn)在已經(jīng)可以用于大型金屬產(chǎn)品制造，這項新技術很快被公認為將對行業(yè)產(chǎn)生變革性影響。

MX3D是一家具有前瞻性的公司，正在將WAAM引入幾個具有高影響力的行業(yè)。它通過連接現(xiàn)成的工業(yè)機器人和焊接機來開發(fā)制造大型工業(yè)3D金屬打印機和配套軟件。MX3D機械臂項目展示了內部備件和重型設備生產(chǎn)的潛力。每個金屬加工車間都可以變成一家小型鑄造公司，從而縮短了交貨時間并提高了設計自由度。

Altair Inspire™ 助力MX3D進行創(chuàng)成式設計并構建數(shù)字孿生模型，從而實現(xiàn)工業(yè)機器人定制。

為什么要定制工業(yè)機器人？
工業(yè)機器人技術是一個發(fā)展中的行業(yè)，具有各種各樣的應用類別。許多OEM為專業(yè)應用提供了多種型號，但是仍需要更多的個性化。

圖1：創(chuàng)建數(shù)字孿生，了解系統(tǒng)行為

例如，當機械臂要移動遠處的物體時，工作位置可能比較特殊：在拐角處，墻后或在標準工作范圍之外。在這種情況下，就需要定制額外的非標零件來滿足需求。另一種情況是對零件性能的特殊要求。一些公司設計和制造自己的上臂，因為他們需要將具有特定性能的工具安裝到機器人上。

當確定有特殊要求時，值得進行定制以優(yōu)化操作條件。重量輕便，轉動慣性矩小的零件能產(chǎn)生更高的操作精度并總體上降低能耗。

Inspire 助力 MX3D實現(xiàn)機器人定制
圖2和圖3是Altair與MX3D成功合作的機械臂項目，重點是在重型設備零件上應用大規(guī)模3D金屬打印，將標準ABB機器人改裝為三軸WAAM設備。

圖2：機器人手臂的演變

圖3：最終生產(chǎn)定型零件

ABB機械臂是由Altair工程師根據(jù)打印材料的材料特性設計的。項目中還使用了數(shù)字孿生設計過程，以確保生成最有效的形狀和操作。該項目很好的展示了WAAM技術在工業(yè)中的應用。

采取的方法考慮了性能和精度要求，集成焊絲送進器所需的功能集成以及系統(tǒng)上需要的所有其他零件。優(yōu)化任務不僅考慮了來自系統(tǒng)加速度的負載，還考慮了安裝的送絲機，其中包括提供保護氣體的軟管，主動冷卻裝置以及金屬絲。功能集成有助于提升可靠性并更易于維護。

Altair Inspire與數(shù)字孿生模型
MX3D收到來自許多行業(yè)的項目請求，因此需要開發(fā)工作流程，為客戶快速進行設計和迭代。

Altair Inspire™對我們而言效果很好，因為我們可以識別需求并將邊界條件轉變?yōu)楣δ苄缘臄?shù)字孿生模型。然后，我們輕松生成質量優(yōu)化的設計。由于它包含3D打印約束，因此我們快速展示了有機模型，這些模型為最終用戶提供了WAAM可能性的寶貴見解。——MX3D CEO Gijs van der Velden

圖4：在 Altair Inspire中驗證機器人的性能

對于機器人手臂項目，確定需求至關重要，因為MX3D對這種特定的機器人模型并不熟悉。MX3D與ABB緊密合作，確定了應用的負荷情況。從數(shù)據(jù)表中收集參數(shù)并在Altair Inspire環(huán)境中重新創(chuàng)建數(shù)字孿生，這能驗證在優(yōu)化手臂方面是否走了正確的路。

幾何創(chuàng)建功能使我們能夠輕松調整優(yōu)化模型，并在MX3D軟件平臺之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸以進一步完善模型。這樣可以進行快速迭代模型，并且我們能夠合并特定的制造約束條件。

這種設計方法為WAAM制造開辟了一些有趣的途徑。當創(chuàng)建下一代制造零件和重型設備時，Altair期待為客戶應用數(shù)字孿生設計方法。