作為一名精益求精的工程師或產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員，你有沒(méi)有想過(guò)，在真實(shí)世界當(dāng)中，工件的修改也可以像在圖紙和電腦上一樣隨意，靈感迸發(fā)，完善細(xì)節(jié)，而不需要漫長(zhǎng)的重構(gòu)等待呢？其實(shí)在你想到之前，西門(mén)子已經(jīng)幫你做到了。
在講述西門(mén)子的秘密之前，我們先來(lái)看看增材制造系統(tǒng)。增材制造其實(shí)就是我們已經(jīng)耳熟能詳?shù)?D打印，那為什么3D打印叫“增材”呢？
增材與減材
我們平日定制服裝，一般先買來(lái)一塊符合自己要求的布料，然后交給裁縫師傅根據(jù)自己身材特點(diǎn)，進(jìn)行剪裁。布料多余的部分被裁剪掉，服裝加工的過(guò)程對(duì)于布料來(lái)說(shuō)相當(dāng)于在做減法，而我們傳統(tǒng)的金屬加工工藝和服裝裁剪的原理其實(shí)大致相同，都是對(duì)原料做減材加工，一塊金屬料最后被切割成各種形狀，成為現(xiàn)實(shí)中可用的工件。
工業(yè)上所用的車床、磨床、鏜床、銑床等設(shè)備也都是基于這樣的減法原理，走刀路徑講求精度，如果出現(xiàn)切割失誤，整塊原料無(wú)論多貴都會(huì)廢掉，可謂開(kāi)弓沒(méi)有回頭箭。
增材制造工藝則相反，它做的是制造中的加法，3D打印機(jī)的原料是金屬或塑料粉末，加工過(guò)程中完全從無(wú)到有，塑料一般采用光固化（SLA）成型，金屬加工通過(guò)選擇性光燒結(jié)（SLS）也就是粉末床熔融工藝將原料層層燒結(jié)在一起，成為我們所需要的形貌。
增材制造技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)
在設(shè)計(jì)上，可以完全發(fā)揮設(shè)計(jì)者想象力，設(shè)計(jì)超復(fù)雜類工件，而不需要去考慮機(jī)床刀軌執(zhí)行的限制，工件一體成型，不需要后續(xù)拼裝、焊接，壽命有了顯著提高。輕易創(chuàng)建內(nèi)部格柵用以替代實(shí)心內(nèi)部結(jié)構(gòu)，特別適合醫(yī)療類應(yīng)用場(chǎng)合。
構(gòu)建復(fù)雜的隨行水路
傳統(tǒng)金屬加工，內(nèi)部一般都是實(shí)心結(jié)構(gòu)
成本上，傳統(tǒng)加工成本與批量的大小相對(duì)應(yīng)。小批量、復(fù)雜類加工成本昂貴，但增材制造的成本幾乎每件產(chǎn)品完全一致。98%的未被燒結(jié)的粉末可以再被回收利用，相對(duì)傳統(tǒng)減材制造，廢料極少，對(duì)于環(huán)境也更友好。
但是由于工藝基于激光燒結(jié)成型，燒結(jié)后工件需要等待冷卻，工件的表面難以避免的出現(xiàn)黑色氧化層，看起來(lái)很像經(jīng)過(guò)了淬火工藝的洗禮，光潔度沒(méi)法直接達(dá)到技術(shù)要求，細(xì)節(jié)精度方面也會(huì)有一定誤差，后續(xù)必須進(jìn)行表面處理和精加工。
西門(mén)子方案的"增"與"減"
OK，現(xiàn)在是時(shí)候該揭開(kāi)西門(mén)子的秘密了。
其實(shí)這個(gè)秘密就在于——混合式加工。
作為傳統(tǒng)減材制造系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)者，西門(mén)子在增材制造時(shí)代也進(jìn)一步擴(kuò)大了自己的優(yōu)勢(shì)。并且考慮到了現(xiàn)有增材制造領(lǐng)域的一些限制，推出增+減混合加工方案，這樣的加工方式可以縮小生產(chǎn)用零件的公差范圍，不用更換加工設(shè)備，也無(wú)需與另一個(gè)夾具對(duì)齊。一臺(tái)設(shè)備就能完成工件從無(wú)到有的整個(gè)加工過(guò)程。
在整套系統(tǒng)中，由西門(mén)子NX CAD負(fù)責(zé)增材制造設(shè)計(jì)方面的支持和優(yōu)化，用戶可以在NX中設(shè)計(jì)復(fù)雜拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部幾何圖形的輕量結(jié)構(gòu)，結(jié)合Simcenter 3D 強(qiáng)大工具，在設(shè)計(jì)成型后，能夠利用它對(duì)所設(shè)計(jì)的工件進(jìn)行結(jié)構(gòu)和熱分析?？梢栽谥圃靾?zhí)行前找出構(gòu)造上的缺陷，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
Siemens PLM Software為增材制造開(kāi)發(fā)了一個(gè)端到端設(shè)計(jì)，涵蓋從概念、設(shè)計(jì)、制造到車間操作及自動(dòng)化的所有過(guò)程，并在CAD文檔中嵌入了安全的“數(shù)字權(quán)利”機(jī)制。用Teamcenter來(lái)管理和訪問(wèn)打印機(jī)文檔，將 Teamcenter作為所有設(shè)計(jì)和過(guò)程數(shù)據(jù)的核心協(xié)同知識(shí)庫(kù)，所有產(chǎn)品以及過(guò)程知識(shí)的唯一來(lái)源。
實(shí)際制造過(guò)程中，西門(mén)子Siemens NX系統(tǒng)負(fù)責(zé)前期設(shè)計(jì)，DMG MORI負(fù)責(zé)生產(chǎn)執(zhí)行，增材加工后，再進(jìn)行由Siemens 840D sl 控制的CNC加工逐步將工件修繕為成型部件。
改變企業(yè)的運(yùn)作方式
當(dāng)然，誰(shuí)又能保證設(shè)計(jì)上的百分之百的滿意呢？一個(gè)優(yōu)秀工件可能面臨無(wú)數(shù)次的修改，傳統(tǒng)加工中不滿意的工件被扔掉，然后重新制作等待。
現(xiàn)在技術(shù)彌補(bǔ)了設(shè)計(jì)的不足，制造過(guò)程中，通過(guò)西門(mén)子NX Hybird Manufacturing，增材與減材之間完美配合切換，NX CAM可以對(duì)添加的料和切掉的料進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)計(jì)者可以在工件的實(shí)物上不停的打磨，直到出現(xiàn)心中最完美的產(chǎn)品，這樣研發(fā)人員無(wú)疑獲得了至少5倍多的開(kāi)發(fā)時(shí)間，產(chǎn)品上市的周期也被大幅縮短。
借助這樣的創(chuàng)新技術(shù)，增材制造應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)不斷被拓寬，同時(shí)企業(yè)的商業(yè)模式和運(yùn)營(yíng)方式也將伴隨發(fā)生轉(zhuǎn)變。
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