3D Printing for INDUSTRIAL with Siemens Additive Manufacturing
西門子增材製造為工業領域提供 3D 列印
來源： 南極熊3D 打印網
增材製造/ 3D 列印是一種不同於以往的材料加工工藝，透過零件的設計優化，以及增材製造工藝，能夠創造出全新的結構，甚至是實現以前不可能實現的功能。正是基於對增材製造這些優勢的重視，西門子在柏林開設了增材製造設計實驗室。
西門子認為要充分利用增材製造技術，重塑設計思維是必不可少的前提，工程師們需要突破傳統工藝下所形成的思維，採用全新的認知方法進行 3D 列印零組件的設計。培養增材製造思維能力，推動產品創新，是西門子設立增材製造設計實驗室背後的含義。
圖片來源：西門子
協作開發創新零件和增材製造軟體
在西門子柏林增材製造設計實驗室中，有一個由 30 人組成的專業團隊，包括電腦設計專家、模擬專家和製造工藝流程專家，該團隊利用他們的專業知識，和西門子各個業務領域共同研發具體項目。如有必要，他們可以在現場就給出建議，例如當業務部門與客戶探討是否有增材製造方面的合作可能性時，專家團隊可以在討論結束時，就將零件是否適合進行增材製造等建議，回饋給客戶。
虛擬空間中的協同工作
在實驗室中，有兩個工作站可供工程師設計新零件，工作站包括西門子 NX 設計軟體和拓撲優化軟體在內的全套數位化設計解決方案。實驗室還配有其他數位化的協作工具，例如 VR 眼鏡和投影牆。
西門子工程師討論在燃氣輪機葉片上進行 3D 列印的可能性，圖片來源：西門子
產品開發人員可以利用這些技術在虛擬的數位，化空間中探討設計方案，從各個角度查看設計的所有細節並進行優化。如果對設計感到滿意，就可以利用各種 3D 列印機將數位世界變成真實初始原型。
合作開發增材製造仿真技術
不過一切增材製造工作並非那麼簡單，很多因素都會導致零件增材製造的失敗。為了減少失敗，西門子增材製造設計實驗室的專業人員，不僅需要與客戶共同討論材料和工藝，還與西門子數位化部門合作開發仿真工具。
根據市場觀察，實驗室最新開發了一個NX 模塊，名為 AM Process Simulation（增材製造過程仿真）。在設計結束後，該模塊用於對增材製造過程進行仿真模擬，提高增材製造的成功率。而如果不使用仿真技術，工程師需要使用許多不同的參數，然後測試看這些參數是否能夠製造出他們想要的最終產品。使用仿真技術之後，工程師就可以將更多精力放到零件功能的設計創新中。
突破傳統設計思維帶來的創新產品
西門子的工業燃氣輪機，就是設計師透過增材製造提出解決方案，一個很好的例子。
西門子設計了一款，能夠燃燒氫氣的燃氣輪機，這對燃燒器頂部的設計提出了很高的要求。由於燃燒器會被加熱到更高的溫度，因此需要為其設計更有效的冷卻系統。
西門子工程師利用粉末床金屬熔融增材製造技術，在設計時將點陣結構集成到燃料供給系統中，當天然氣或氫氣流透過時就會帶走更多的熱量。這樣一來，燃料成為了冷卻劑，解決了燃燒器的冷卻問題。正是因為西門子的工程師們，放棄了循規蹈矩的思想模式，才可能有這樣的設計和結果。
增材製造對西門子具有重要的戰略意義，該技術是西門子的 14 個「核心技術」之一，增材製造設計實驗室作為西門子增材製造能力的重要一環，為西門子增材製造零組件的生產提供支持。
根據市場觀察，面對 3D 列印走向產業化製造的趨勢，西門子正在打造一個全方位的針對 3D 列印的增材製造生態系統，在這個生態系統中，不僅包括增材製造設計實驗室、增材製造工廠，還包括一套無縫整合的軟體解決方案。
目前，西門子已在瑞典的 Finspang 芬斯蓬工廠生產燃氣輪機組件， 該工廠約有 20 台 3D 列印機生產。西門子在英國伍斯特設立的增材製造工廠，擁有 50 多台列印機，該工廠已於 2018 年 12 月開業。3D 科學谷瞭解到，西門子還計劃在美國和設立增材設計實驗室。
西門子在製造領域的特色軟體服務產品，包括從支持完整的加工機械，和工廠自動化的設計和工程軟體、仿真工具及配套硬體，到與基於雲的開放式物聯網操作系統 MindSphere 進行互聯的設備等。
西門子軟體解決方案的一大特點，是經過了西門子應用的驗證。比如說，西門子能源部門的燃氣渦輪機葉片，完全採用增材製造（AM）技術，獲得的成功給西門子軟體部門帶來了極大的信心。葉片被安裝在功率為 13 兆瓦（MW）的西門子 SGT-400 工業燃氣輪機上。渦輪葉片由高性能多晶鎳高溫合金粉末製成，這允許它們承受高壓、高溫和渦輪高速運轉的旋轉力。
西門子的一體化增材製造軟硬體解決方案，涵蓋增材製造增值過程的每一個階段。增材製造設備製造商和增材製造用戶借助一體化增材製造解決方案，將加快實現從原型設計和使用單台機器的小規模生產到工業規模批量生產的過渡。
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