達(dá)索公司推出3DEXPERIENCE虛擬平臺(tái)，驅(qū)動(dòng)增材制造產(chǎn)業(yè)化的“最后一公里”

2022年8月2日，南極熊獲悉，達(dá)索系統(tǒng)執(zhí)行副總裁Olivier Ribet就增材制造在數(shù)字化工業(yè)工作流程的可持續(xù)性和效率方面的作用進(jìn)行了討論，并對(duì)其發(fā)布的3DEXPERIENCE增材制造虛擬平臺(tái)功能進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

毫無(wú)疑問(wèn)，增材制造技術(shù)為整個(gè)價(jià)值鏈帶來(lái)了靈活性。達(dá)索（Dassault）系統(tǒng)所推出的3DEXPERIENCE增材制造平臺(tái)使工程師能夠根據(jù)空間分配、載荷、約束和制造工藝來(lái)設(shè)計(jì)和模擬高度優(yōu)化的零件，同時(shí)也考慮到多材料要求（聚合物、金屬和工程材料）和專(zhuān)門(mén)的3D打印機(jī)生產(chǎn)這些優(yōu)化零件。航空航天公司通過(guò)推進(jìn)整個(gè)企業(yè)的團(tuán)隊(duì)在整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的協(xié)作能力串聯(lián)，從而獲得增材制造所能提供的全部?jī)r(jià)值。在英國(guó)最近舉辦的FIA2022展會(huì)上，航空航天業(yè)表明，它正在從最近的供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)中恢復(fù)過(guò)來(lái)，并受到日益迫切的可持續(xù)生產(chǎn)需求的驅(qū)動(dòng)。許多公司以此為契機(jī)，徹底審查他們的制造工作流程。

達(dá)索系統(tǒng)歐洲、中東和非洲地區(qū)執(zhí)行副總裁Olivier Ribet說(shuō)："在中國(guó)、日本、韓國(guó)、德國(guó)、西班牙，政府開(kāi)始審查他們的生產(chǎn)模式，對(duì)生產(chǎn)工藝和方法做出改變。監(jiān)管模式也將改變，這意味著增材制造將成為一項(xiàng)工業(yè)化生產(chǎn)的需求。因此，我們?cè)诹鞒虒用嫔蟽?yōu)化增材制造技術(shù)，以確保在你建造的東西和你建造的方式之間存在著聯(lián)系。作為一家技術(shù)公司，我們不僅要考慮今天，而且要考慮一年、兩年、五年甚至十年后如何使用增材制造。當(dāng)我們看到行業(yè)的發(fā)展方式時(shí)，我們處于獨(dú)特的地位，因?yàn)槲覀優(yōu)榉殖?9個(gè)細(xì)分行業(yè)的11個(gè)行業(yè)提供服務(wù)。我們不考慮航空航天、運(yùn)輸行業(yè)的增材制造需求，而是針對(duì)于我們的69個(gè)細(xì)分市場(chǎng)提供增材制造服務(wù)。"

可持續(xù)發(fā)展推動(dòng)變革

有鑒于此，可持續(xù)性已成為整個(gè)制造業(yè)的核心價(jià)值。就其本質(zhì)而言，增材制造有可能更具有可持續(xù)性：逐層制造所使用的材料明顯少于傳統(tǒng)的成型法或減材法。最后，增材制造可以被設(shè)置為在任何地方生產(chǎn)。這簡(jiǎn)化了供應(yīng)鏈，降低了成本，并通過(guò)降低運(yùn)輸排放減少了對(duì)環(huán)境的影響。

Ribet先生指出，這種方法可以解決各種不同領(lǐng)域的公司的需求。事實(shí)上，達(dá)索系統(tǒng)在增材制造領(lǐng)域的首批投資之一是Biomodex，這是一家醫(yī)療設(shè)備和材料公司，他們利用增材制造技術(shù)重新制作精確的腦動(dòng)脈瘤模型。腦外科醫(yī)生在進(jìn)行實(shí)際手術(shù)之前，會(huì)使用該3D模型來(lái)練習(xí)操作動(dòng)脈瘤的程序。

Ribet先生解釋說(shuō)："這是我們的增材制造戰(zhàn)略的一個(gè)完美例子：你首先通過(guò)從多個(gè)設(shè)備獲取數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建虛擬3D模型。該模型是以完美的精確方式重建的，不是在毫米級(jí)，甚至不是在納米級(jí)，而是幾乎在分子級(jí)。3DEXPERIENCE采取了這種跨越多個(gè)環(huán)節(jié)的方法。它從一個(gè)非常精確的三維重建開(kāi)始，然后研究如何理想地與硬件和設(shè)備互動(dòng)，確保所有這些都能在生產(chǎn)工作流程中得到適當(dāng)?shù)恼�合。這就是達(dá)索系統(tǒng)公司對(duì)待工業(yè)制造領(lǐng)域許多重要客戶(hù)的方式。他們開(kāi)發(fā)他們的機(jī)器，他們開(kāi)發(fā)用于3D打印的粉末、流體或塑料，用我們的技術(shù)。如果你不能極其精確地控制材料的物理、功能和邏輯行為，那么你的虛擬表現(xiàn)和最終部件之間總會(huì)有差異。在3D打印中，你可以使用相同的機(jī)器和相同的材料，但由于零件的幾何形狀不同或溫度不同，它的表現(xiàn)也會(huì)不同。因此，了解材料的確切行為變得極為重要�？紤]到所有這些，像通用電氣、勞斯萊斯、空中客車(chē)、波音和賽峰集團(tuán)這樣的航空航天領(lǐng)導(dǎo)者與達(dá)索系統(tǒng)密切合作，在制造層面上定義新工藝和新方法。目前正在進(jìn)行一項(xiàng)重大轉(zhuǎn)型，以提高飛行的可持續(xù)性。他們認(rèn)為這是一種完全重新思考他們?cè)谶^(guò)去15-20年里一直在實(shí)施的一些工業(yè)流程的方式。他們開(kāi)始融合越來(lái)越多的增材制造方法，因?yàn)闇p法是昂貴的、痛苦的、不可持續(xù)的。"

如果說(shuō)許多公司在探索增材制造時(shí)只是作為一種提高生產(chǎn)力、提高效率和降低成本的方式，那么現(xiàn)在他們正在尋求將其作為重大可持續(xù)發(fā)展議程的一部分來(lái)實(shí)施，他們需要證明他們的生產(chǎn)方式比過(guò)去更環(huán)保。

增材制造驅(qū)動(dòng)制造業(yè)發(fā)展的最后一英里

達(dá)索系統(tǒng)創(chuàng)建3DEXPERIENCE市場(chǎng)的最初目的，是作為一種無(wú)縫的方式來(lái)制造零件并與全球領(lǐng)先的數(shù)字制造商合作。公司用它來(lái)確定基于項(xiàng)目和零件規(guī)格的最佳合作伙伴。這包括保持零件開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的可追溯性，這對(duì)認(rèn)證至關(guān)重要。公司可以通過(guò)利用協(xié)作、幾何合規(guī)性和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)簡(jiǎn)化協(xié)作過(guò)程。然而，對(duì)于那些現(xiàn)在希望越來(lái)越多地將其生產(chǎn)線內(nèi)部化的公司來(lái)說(shuō)，這并不總是足夠的。這些公司需要能夠迅速調(diào)整他們的工作流程以適應(yīng)快速變化的要求。

這是一個(gè)重大的、持續(xù)的變化，現(xiàn)在反映在 3DEXPERIENCE 和達(dá)索系統(tǒng)的相關(guān)云產(chǎn)品套件中。CATIA 軟件會(huì)觀察產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方式，并可以根據(jù)幾何形狀、零件尺寸或批量大小指出哪些增材工藝能夠制造它。通過(guò)重新定義整個(gè)流程，可以顯著提高生產(chǎn)力。3DEXPERIENCE 優(yōu)化了制造和工程之間的反饋循環(huán)，這種方法使像空中客車(chē)這樣的公司能夠以前所未有的水平提高生產(chǎn)力。Ribet 指出，賽峰集團(tuán)、雷諾或捷豹路虎等客戶(hù)可能需要走得更遠(yuǎn)，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)領(lǐng)域。

Ribet說(shuō)："我們有一些客戶(hù)已經(jīng)開(kāi)始與我們合作了一年半多一點(diǎn)，他們不再銷(xiāo)售產(chǎn)品。他們銷(xiāo)售的是一種產(chǎn)品的使用小時(shí)數(shù)，從航空航天和國(guó)防或汽車(chē)迅速轉(zhuǎn)向工業(yè)設(shè)備。我們?cè)诘聡?guó)有一個(gè)客戶(hù)，活躍在大型工廠的自動(dòng)化生產(chǎn)線建設(shè)領(lǐng)域，他們來(lái)找我們，因?yàn)楦脑煲粭l生產(chǎn)線需要花費(fèi)太多時(shí)間。因此，他們轉(zhuǎn)而采用模塊化結(jié)構(gòu)。他們創(chuàng)建了材料清單和生產(chǎn)線的虛擬雙胞胎，但他們意識(shí)到，他們無(wú)法對(duì)每一個(gè)方面進(jìn)行編程。隨后他們認(rèn)識(shí)到，一些定制模塊必須按需生產(chǎn)，并由增材制造驅(qū)動(dòng)。"

在達(dá)索系統(tǒng)的設(shè)想中，這就是制造業(yè)的未來(lái)：在客戶(hù)所在地進(jìn)行最后一英里、增材制造驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)線定制。當(dāng)一條新的生產(chǎn)線交付時(shí)，客戶(hù)會(huì)收到實(shí)物資產(chǎn)、技術(shù)文件和數(shù)字孿生，包括允許使用增材制造工藝創(chuàng)建單個(gè)模塊的系統(tǒng)孿生。

DELMIA使企業(yè)能夠通過(guò)虛擬孿生體驗(yàn)（Virtual Twin Experience）實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)

3DEXPERIENCE包括三個(gè)核心技術(shù)，這些技術(shù)是針對(duì)這種情況實(shí)例化而開(kāi)發(fā)的。DELMIA是用于制造過(guò)程自動(dòng)化、工作流程和改造。ENOVIA是PLM的骨干，用于管理材料清單、結(jié)構(gòu)和成本。CATIA Magic是一個(gè)基于模型的系統(tǒng)工程平臺(tái)，將所有這些作為一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)。這是基于RFLP，即 "需求、功能、邏輯和物理學(xué) "的意思。這四個(gè)元素被用來(lái)描述系統(tǒng)的任何部分。

Ribet說(shuō)："一旦你有了這個(gè)模型，只要你愿意，你就可以虛擬地運(yùn)行它。你可以做一些改變，看看它將是什么樣子。而美妙之處在于，你也可以模擬制造過(guò)程，包括機(jī)器人、傳送帶或3D打印機(jī)。只需拖放物品，就可以看到生產(chǎn)線的產(chǎn)量、速度和能源消耗。

將增材制造轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化

就在幾年前，像達(dá)索系統(tǒng)這樣的公司不得不推動(dòng)他們的客戶(hù)采用增材制造，現(xiàn)在Ribet指出，市場(chǎng)的拉動(dòng)作用要大得多，航空業(yè)推動(dòng)了終端零件的需求，所有細(xì)分市場(chǎng)都在關(guān)注增材制造的工具需求，其中醫(yī)療設(shè)備走在了前列。對(duì)于從事重要部件制作的公司來(lái)說(shuō)，這種趨勢(shì)更加明顯，他們不僅需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行保密，還需要對(duì)整個(gè)制造過(guò)程進(jìn)行保密。

Ribet先生說(shuō)："唯一的辦法是向合作伙伴、向外部公司說(shuō)明他們所需要的只是一個(gè)高層次的描述，然后對(duì)其進(jìn)行不斷調(diào)整，創(chuàng)造有價(jià)值的內(nèi)部知識(shí)。這些公司使用3DEXPERIENCE平臺(tái)作為他們工作的核心。我們甚至不知道他們用我們的軟件做什么的細(xì)節(jié)，但我可以告訴你，他們給我們的要求是相當(dāng)技術(shù)性的。"

Ribet指出，功能原型在開(kāi)發(fā)過(guò)程的早期進(jìn)行物理驗(yàn)證是增材制造的一個(gè)關(guān)鍵的短期機(jī)會(huì)，還有最后一英里的工具定制、售后支持和維修。今天，模具是相關(guān)的，因?yàn)樵S多工業(yè)流程需要隨著新的法規(guī)而改變。從航空航天到能源生產(chǎn)，普遍需要重新啟動(dòng)。Ribet以Vertical Aerospace為例，這是一家英國(guó)初創(chuàng)公司在，F(xiàn)IA2022上展出了其六座的eVTOL機(jī)型。他們兩年前開(kāi)始與Dassault合作，當(dāng)時(shí)還是一張白紙，不到兩年后，他們就有了一個(gè)模型，并將很快獲得飛行認(rèn)證。他們還收到了來(lái)自日本航空、美國(guó)航空、阿瓦隆、波音的近40億歐元的大規(guī)模訂單。在兩年內(nèi)，他們必須掌握許多制造工藝和材料科學(xué)，他們說(shuō)，如果沒(méi)有像3DEXPERIENCE平臺(tái)所提供的建模和仿真方法，這將是不可能的。他們用它進(jìn)行了大量的虛擬測(cè)試，但他們也想測(cè)試一些特定的變體和配置，這也是他們真正想用3D打印來(lái)做的原因。

另一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域是核能發(fā)電。今天，法國(guó)近一半的核電站（歐洲最大的核能來(lái)源）已經(jīng)關(guān)閉，因?yàn)閺墓こ探嵌葋?lái)看，這些核電站是在60年代想象出來(lái)的，它們?cè)?0年代末或80年代投入了生產(chǎn)。它們應(yīng)該被關(guān)閉還是被改造？Ribet說(shuō)：“許多替換零件已經(jīng)不存在了，或者它們不再被核安全當(dāng)局認(rèn)證。有些可能需要更換數(shù)以千計(jì)的夾具，而這些夾具沒(méi)有人能夠制造。當(dāng)你有一些用于戰(zhàn)略產(chǎn)品的關(guān)鍵部件，這些部件的成本高達(dá)數(shù)十億歐元，而這些部件不能再制造了，除了增材制造，沒(méi)有其他選擇。那些不再生產(chǎn)的簡(jiǎn)單部件將有很大的市場(chǎng)，需要進(jìn)行反向工程和打印，這正是我們（達(dá)索系統(tǒng)）收購(gòu)Diota的原因�！�

在這之前，Ribet指出，增材制造仍然需要克服一些限制。其中之一是速度和生產(chǎn)力，但Dassault確信這些將被克服。Ribet補(bǔ)充表示，一個(gè)更緊迫的問(wèn)題是，你如何確保正在打印的東西的可追溯性？這在關(guān)鍵的、高度管制的領(lǐng)域是很重要的。在傳統(tǒng)制造業(yè)中，這比較容易，你只需要物理實(shí)施安全，但在數(shù)字工作流程中，你怎么知道黑客沒(méi)有篡改打印過(guò)程中的行為？你如何確保從機(jī)器里出來(lái)的東西和它應(yīng)該有的完全一樣？當(dāng)你看到它出來(lái)的時(shí)候，你無(wú)法知道它是否被破壞了，特別是對(duì)于典型的增材制造零件的復(fù)雜晶格結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)安全將成為增材制造的一個(gè)主要話題，因?yàn)樗�正朝著最終零件生產(chǎn)的方向發(fā)展。