中德聯(lián)合開(kāi)展ProCloud3D項(xiàng)目，為安全的分散式增材制造開(kāi)發(fā)云平臺(tái)

2024年4月7日，南極熊獲悉，來(lái)自中德項(xiàng)目聯(lián)盟亞琛工業(yè)大學(xué)的數(shù)字增材生產(chǎn)主席 DAP 開(kāi)發(fā)了一款基于云的安全平臺(tái)的架構(gòu)，該平臺(tái)能夠加密和實(shí)時(shí)傳輸激光金屬粉末床熔融（PBF-LB/M）的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。該項(xiàng)目源自 ProCloud3D 項(xiàng)目，由聯(lián)邦教育和研究部 (BMBF) 資助，為安全分散、去中心化的增材制造奠定了基礎(chǔ)。

△亞琛工業(yè)大學(xué)數(shù)字增材生產(chǎn) DAP 主席莫里茨·科爾特

云平臺(tái)是有效實(shí)施工業(yè)元宇宙、智能服務(wù)和數(shù)字化等概念的關(guān)鍵功能，它提供了實(shí)時(shí)處理、存儲(chǔ)和安全共享數(shù)據(jù)所需的基本基礎(chǔ)設(shè)施，無(wú)論位置如何。ProCloud3D 項(xiàng)目背后的聯(lián)盟現(xiàn)已使增材制造可以安全地訪問(wèn)該基礎(chǔ)設(shè)施。

△通過(guò)開(kāi)發(fā)的云平臺(tái)流式生產(chǎn)的 ProCloud3D 項(xiàng)目徽標(biāo)。

安全性：去中心化生產(chǎn)的瓶頸

從最終用戶的角度來(lái)看，組件的增材制造越來(lái)越多地被外包。為了制造這些組件，最終用戶必須與服務(wù)提供商共享其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。鑒于數(shù)字設(shè)計(jì)模型足以生成物理副本，因此確保此過(guò)程的安全至關(guān)重要。該解決方案涉及在打印過(guò)程中將生產(chǎn)數(shù)據(jù)直接逐層傳輸?shù)椒��?wù)提供商的 PBF 機(jī)器，這種方法也稱為流式處理。然而，確保這些數(shù)據(jù)不會(huì)被攔截、泄露或操縱，并且只生產(chǎn)所請(qǐng)求數(shù)量的組件是至關(guān)重要的。此外，必須為生產(chǎn)過(guò)程精心編制和準(zhǔn)備制造訂單的數(shù)據(jù)。

ProCloud3D平臺(tái)開(kāi)發(fā)思路

研究人員最初開(kāi)發(fā)了一個(gè)切片器，用于根據(jù)施工作業(yè)信息實(shí)時(shí)生成機(jī)器控制代碼。為此，ProCloud3D平臺(tái)的架構(gòu)基本上基于開(kāi)放矢量格式 (OVF)，該格式由 DAP主席和弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所 ILT 的研究人員開(kāi)發(fā)。除其他外，該格式支持使用振鏡掃描儀靈活控制激光器、管理多個(gè)掃描場(chǎng)陣列以及擴(kuò)展其他機(jī)器軸控制。

△使用開(kāi)發(fā)的基于云平臺(tái)通過(guò)安全流制造的 ProCloud3D 項(xiàng)目的另一個(gè)徽標(biāo)變體。

在 OVF 的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一種流協(xié)議，可確保高效實(shí)時(shí)傳輸 PBF-LB 生產(chǎn)數(shù)據(jù)和各種 PBF 機(jī)器的相關(guān)元數(shù)據(jù)。該協(xié)議包括安全數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)加密。借助 DAP 開(kāi)發(fā)的高性能嵌套器，可以自動(dòng)生成由多個(gè)組件組成的制造作業(yè)。

在基于云的用戶界面中，功能完全集成且可視化。該解決方案的一部分是沿著所描述的供應(yīng)和流程鏈進(jìn)行數(shù)字版權(quán)管理。數(shù)據(jù)流是端到端加密的。在硬件方面，項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的機(jī)器界面處理來(lái)自云端的分層控制命令。流協(xié)議定義了誰(shuí)可以訪問(wèn)數(shù)據(jù)以及允許制造訂購(gòu)的組件的數(shù)量。

安全數(shù)據(jù)流

利用這一開(kāi)發(fā)的云解決方案，該聯(lián)盟通過(guò)安全數(shù)據(jù)流成功制造了演示器。下一步涉及準(zhǔn)備基于云的平臺(tái)，以供大眾市場(chǎng)在去中心化增材制造中采用。開(kāi)發(fā)的硬件接口將與各設(shè)備制造商兼容。此外，還應(yīng)提供針對(duì)制造商特定的 PBF-LB/M 定制的普遍適用的基于云的軟件服務(wù)。

該解決方案旨在為不同行業(yè)的公司提供將制造流程外包到專門設(shè)計(jì)的安全的基于云的平臺(tái)的機(jī)會(huì)，并直接挖掘增材制造的潛力。這種方法消除了對(duì) PBF 機(jī)器的高額投資以及以前必需的專業(yè)工藝知識(shí)的廣泛開(kāi)發(fā)的需要。該解決方案是采用增材制造的催化劑，使公司能夠高效、安全地?cái)?shù)字化和外包其生產(chǎn)。

該項(xiàng)目聯(lián)合體包括 WIBU-Systems AG、LMI – Laser Melting Innovations GmbH & Co. KG、RWTH Aachen Lehrstuhl Digital Additive Production DAP、北京工業(yè)大學(xué)、鉑力特、南京 1001 自動(dòng)化科技公司有限公司、北京航天智能制造技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司

該研發(fā)項(xiàng)目由聯(lián)邦教育和研究部 (BMBF) 根據(jù)“Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit vonmorgen”計(jì)劃（資助代碼 02P18X010）資助，并由卡爾斯魯厄項(xiàng)目管理機(jī)構(gòu) (PTKA) 管理。