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直击2021TCT:揭开DfAM面纱,一览安世亚太增材技术货架

来源: 发布时间:2021 / 05 / 24


从大量实践中提炼出共性逻辑,并基于对增材技术的理解,建立了以增材思维为核心的结构化知识体系,即技术货架,意在助力高效基础研究和技术积累,推动技术组件高效复用。



01
核心技术

直接成型技术---- 金属、无机非金属、生物材料、高分子

间接成型技术----  成型、造模、浇铸/浇注



02
自研材料

自主研发材料(金属粉末/树脂材料)



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03
APRO通用控制平台

APRO是基于专用执行模块、通用IO模块、传感模块,以及网络互联架构的通用控制平台,它的诞生源于德迪智能对增材制造过程本质特性的理解,即将更高密度的设计信息赋值到物质对象上,以获得制品性能的升级。在设计之初就瞄准提供强大、稳定的信息存储、运算及输出能力;适应灵活多变的3D打印形式;兼顾多种形式的高速运动控制任务;具备种类齐备的传感系统等核心需求。


APRO通用控制平台采用硬件/算法双重分布式架构,即专用/通用IO与控制算法均在模块前端实施,网络互联架构专注于构建机器运行逻辑、人/机控制界面。这种具有快速重构、模块复用,以及轻量化主机特性的通用控制平台,使得德迪可将材料体系与四大实体建造体系充分交叉,快速推进了一批增材装备研发项目,形成了横跨多种材料种类、形态、尺度以及建造体系的增材装备。



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04
软件系统

▶增材工艺仿真软件

AMProSim-DED,为了面向工程应用及普遍适用性,安世亚太与中科煜宸联合开发的考虑扫描路径的专业增材制造工艺仿真软件。AMProSim-DED可以考虑温度相关的材料非线性属性,基于工艺文件的运动路径信息,模拟增材制造工艺的材料堆积过程,可以详细模拟零件分区、打印路径以及熔融冷却的相变过程对增材制造过程的影响,预测增材制造过程中的温度、应力和变形,优化工艺参数,从而保证3D打印质量和打印效率,避免低效的试错过程。


主要功能:

(1)可模拟增材制造工艺、热处理工艺过程,获得其温度、变形以及应力的分布;

(2)扫描路径模拟:可以将打印程序的控制指令信息转换为仿真可以读取的路径数据表,数据表描述扫描路径的坐标位置、扫描速度、激光状态以及停留时间等信息,以用于模拟材料的堆积过程;

(3)内置 10 种材料,如 17-4PH、316L、304 、In627 、In718 、TC4 、TC11 、TA15 、AlSi10Mg、 AlSi7Mg 等,并支持自定义;

(4)瞬态热分析:根据扫描路径的材料堆积过程,模拟在热源作用下材料的熔凝过程,来计算制件在增材制造过程中随时间变化的热传递行为;

(5)应力分析:通过热应力耦合分析来进行增材制造过程的变形以及应力分析。



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▶点阵结构分析软件

Lattice Simulation是一款用于增材点阵结构分析的工具,具有用户自定义和内置点阵结构设计两种方式,已集成在ANSYS add-in扩展工具中。基于多尺度算法,用户可以采用等效均质化技术对点阵结构进行有限元分析。并且提取非均质化点阵结构的等效材料参数,在均质化等效实体模型宏观力学分析后,可以通过局部分析对胞元结构进行详细的应力校核。


Lattice Simulation提供增材点阵结构在有限元仿真中涉及的相关分析功能。


(1)均质化分析

基于胞元结构类型及在空间上的周期排列特性,进行均质化计算,提取等效实体的材料力学特性。


(2)宏观分析

采用均质化分析得到的等效材料数据,并对等效实体点阵结构进行力学分析,校核点阵结构刚度性能。


(3)细观校核

考虑胞元外部边界条件(采用应变加载),对其进行详细的应力分析,校核点阵胞元结构强度性能。



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▶切片软件

DEngineAM切片软件是一款3D打印工艺预处理软件,可应用于 FDM、SLS、SLM、SLA 等多种工艺的3D 打印技术。它包含两大功能:模型处理和工艺预处理。模型处理:具有各工艺的 3D 打印模型处理所需要的全部功能,各类型 CAD 数据导入、STL文件修复、模型再设计、模型位置设定、模型多视图展示、2D/3D 智能嵌套摆放、手动/自动支撑、模型分析等功能;工艺预处理包括机器属性设置、加工顺序设置、切片属性设置、加工策略、切片预览等功能。


DEngineAM软件特点:

拥有强大的模型处理功能,且高度集成,一站式解决工艺预处理前的工作;

模型处理与工艺预处理完美结合,支持多种3D 打印技术的工艺预处理;

强大的模型处理算法库及丰富的路径规划信息库,能处理符合各工艺特性的所有模型。



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▶控制软件

(1)DLM:基于APRO控制系统,对机器进行复杂的逻辑控制,包含气路、光路、水路,控制打印机进行打印。针对不同金属打印机型还可对不同的金属粉末进行不同比例的混合。


主要功能:

控制设备打印和监控设备状态;

成型工艺参数调优

手动控制设备、激光调节、电机移动 ;

实时数据:实时数据监控;

异常警报:打印机异常信息提醒;

设备手动混粉:打印节拍编辑,选择每个通道对应不同比例的金属粉末,实现定制化的需求;



(2)DHP-4:基于APROv2.0控制系统,实现DHP混合工艺设备的配套操作控制软件。可同时控制多种工位,包括FDM,SLA/LCD,CNC,RFID芯片读写等。利用机械臂的传输实现整一个流程的自动化控制。


主要功能:

工位控制:FDM,SLA/LCD, CNC, 清洗,漂洗,光固化,

烘干等工艺的单工位控制,及监控;

任务控制: 自动化流程任务的编排、运行;

实时运行状态: 设备运行状态的实时上报;



(3)SLA:基于自研的控制系统,实现SLA的全自动打印配套控制软件


主要功能:

控制设备打印和监控设备状态;

成型工艺参数调优

手动控制设备、激光调节、电机移动 ;



(4)DLS:基于APRO2.0控制系统,实现的尼龙打印设备配套操作控制软件。在原基础上进行了APRO控制系统、激光器,打印幅面、温控系统等逻辑优化升级。


主要功能:

打印控制:文件加载、打印材料参数包选择、开始、暂停、停止、继续等打印控制;

手动控制:料路、热场、气氛、扫描、辅助等控制;

状态监控:设备状态监控;

实时数据:实时数据监控;

异常警报:打印机异常信息提醒;









▶集群管理

集群管理系统目前包含增材制造大数据分析系统、机器异常信息管理系统、岗位管理系统以及配套的人员注册管理服务及机器注册管理服务,可提供对设备及对应岗位人员进行标准化统一管理的解决方案。实现对生产环节流水线中的人员状态、生产数据和相关设备运行信息的实时监控、记录及生产流程的信息化管理。


增材制造大数据分析系统:

实时打印监控:收集实时打印过程中的各种参数情况,以图表的形式展现;

历史打印回顾:对以往存储在数据库中的打印数据进行全程数据回顾展示;

打印参数对比:对多次打印预设参数对比展示;









▶机器异常信息管理系统:

机器状态实时更新:对当前机群每台设备状态实时记录并更新到机器服务中;

机器异常信息采集推送:将机器上报的异常信息进行收集并推送给相关负责人;


机器异常处理:提供异常信息确认机制,确保责任人对机器异常信息进行处理且提供机器远程控制功能,便于机器调试;


机器异常统计:根据输入时间段统计该时间段内异常情况总结,便于维护设备;









▶岗位管理系统:

生产流水线管理:提供从创建订单到完成生产的整条流水线管理方案,实现无纸化管理;


岗位权限管理:根据工厂现有岗位分配在流水线上不同的岗位权限,完成流水线上相应的岗位职责;