Materialise的30年:自动化工厂和生产正推动实践可持续发展 

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发布时间: 2021-05-13 13:31
当3D打印还处于早期发展阶段时,Materialise公司为数不多的几名员工会先处理CAD文件,然后拿出乒乓球拍,进行一场精彩的长时间乒乓球赛。几个小时后,CAD文件将被转换为STL的格式,他们终于可以开始第一个极度缓慢的迭代。

从专用软件到计算能力的技术进步,Materialise飞速发展了30年 。我们已经处于这样一个时代,极其复杂的文件已经可以在云端进行快速高效的计算,然后在短短几分钟内转换成可立即打印的文件,大幅减少人工操作。不仅如此,我们还对文件进行了优化,使其具有最高效的建模和定位,以及最少的所需支持结构。随着3D打印迈向未来的步伐,越来越多的自动化流程将带来更高的打印精度,并在减少行业浪费的同时提高可持续性。

在Materialise公司去年庆祝30周年之际,我们通过一系列博客文章回顾了公司历史中最有意义的创新。在这篇文章中,我们重温了我们的一些工厂和生产上的实践,以及它们与我们对更美好、更健康世界的愿景之间的关系。
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1990年代初期,Materialise的初代乒乓球队员

一切始于一个人,一台机器和一种材料
1990年,Fried Vancraen意识到了他刚刚在德国不来梅港市的一家研究机构看到的一项新技术的巨大潜力-3D打印。意识到这项技术的重要性后,Fried大胆地将所有积蓄投资在一台机器上,并创建了Materialise公司。这台珍贵的机器就在最初的乒乓球大战盛行的地方。

今天和30年前最大的区别在于材料,软件和机器的种类繁多。起先,只能在一台机器上打印一种材质非常脆的材料,一旦打印出来的物体掉在地上,就会碎裂。它的主要功能是用于制作原型和便于“展示和讲述”。

今天,我们拥有从塑料到金属众多不同的材料。Materialise公司现在拥有180多台专业机器,每年产出超过一百万个零件。在技术和材料之间有众多选择,就意味着可以生产具有更高功能性的零件。基于我们现在所取得的进步,我们可以探讨3D打印可以实现的制造应用程序。但是,只有使用正确的软件来应对打印当今建模的复杂性,才能实现这些目标。

软件单元的来源
早期,人们意识到如果没有一个很好的软件来处理文件,他们将永远无法高效地使用3D打印技术。正如Materialise公司的首席技术官Bart Van der Schueren以及第一批员工所说的那样:“从一开始,最大的问题就是缺乏像样的软件工具来将CAD数据转换为可实际打印的内容。所以,这就是我们所要做的。我们的主要信念是,消除障碍并提高技术的可及性,与整个行业共同进步。与仅保留服务部门相比,能够产生更大的影响。”

因此,Materialise公司开始开发Magics软件,该软件可以将CAD文件转换为STL文件进行打印,从而为整个行业提供更有效的构建过程。它还有助于修复文件编辑设计,甚至在将文件打印出来之前就可以发现问题。考虑到这一点,Fried承诺,开发中立于机器和技术的软件,以便将来可以与其他公司共同创建软件,而不是将创新锁定在一个品牌名称下。

我们的主要信念是,消除障碍并提高技术的可及性,与整个行业共同进步。与仅保留服务部门相比,能够产生更大的影响。
-- Materialise公司的首席技术官Bart Van der Schueren

可靠的原型设计
3D打印在原型设计领域中崭露头角。客户需要以经济高效的方式验证设计,表现设计形态,完成装配和进行功能测试,然后再将设计引入传统制造。今天,通过我们的快速原型设计服务,我们的项目管理团队可以帮助您找到最佳解决方案,而我们的设计与工程(D&E)团队可以为将准备好进行3D打印的早期设计文件提供支持。D&E团队还可以通过重新设计产品以获得更好的性能减少组装(所谓的功能集成)或将零件轻量化来解决开发难题。

最先进的产品原型制作的过程一直是被客户保密的。作为他们的合作伙伴,Materialise公司必须通过建立适当的系统,以确保我们的平台安全性,来赢得他们的信任。此外,随着设计和文件变得越来越大和越来越复杂,他们需要一种能够快速处理和存储这些海量文件的解决方案。

在云端扩大规模
同样,为了响应对安全性的需求和拥有足够的计算能力来处理这些大型文件,公司必须有所发展和创新。随着时间的流逝,计算机得到了改进,我们也开发了更好的软件,去更快速地处理文件并使流程自动化。在等待文件处理的时候去打乒乓球比赛已成为历史。

尽管如此,文件仍然变得越来越复杂,为了满足需求,我们将目光投向了云计算。这意味着我们仅依靠一台计算机,就可以访问整个服务器。这在所有行业中都是不可逆转的趋势,因为这是扩大规模的必要条件。诸如加密的通信和管理流程等的技术进步,确保了客户数据的安全性。

使不可能变为可能
我们的另一位长期员工,现任 Stereolithography公司的CAD经理Staf Wuyts回忆说:“Fried说过,有一天,我们将要制造一台可以打印人类大小物体的机器。” 大家虽然感到惊讶,但没有忽视他的想法。最终,在2000年,Materialise实际上能够制造一台可以做到这一点的SLA机器,甚至可以打印出猛犸象骨骼大小的骨头!

2000年代初,使用这些SLA机器进行大件打印的需求出现了。问题是,构建工作量很大,每台机器都需要一个人来处理所有所需的支撑设计。它还是不可扩展的,所以Bar给软件部门提出挑战:为Magics创建一个模块,该模块将自动为构建生成材料消耗最小化最佳支撑架结构。软件部门开发了可以做到这一点的e-Stage,但是问题是生产团队不愿意对其进行测试。这些庞大的构建中的每一个部分都要花费数万欧元,如果他们尝试了,该软件却无法正常工作,将会造成巨大的浪费。该软件因此暂时搁置了。

Staf进一步解释说:“当客户提出我们认为不可能的东西时,我们会和客户一起测试可能性。” 有一天,一位艺术家与他们接触,他想打印出一个巨大而复杂的雕塑,其中包含成百上千只人形的蜜蜂。由于设计过于复杂,最终,Bart大胆地决定对e-Stage进行测试,否则,他们将不得不搁置该项目。雕塑被打印出来之后,精整加工团队实际上感到十分惊奇,因为各部件比平时要薄得多,拆除支撑变得非常容易。这原本是一个非常昂贵且浪费的测试,但是相反,它改变了自此以来生产运作的方式。生成支撑的自动化为精整加工团队节省了数小时的工作时间,并且不再需要每台机器都有一个人来设计支撑。该模块即使到今天仍在帮助我们的软件客户有效降低成本提高生产率

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Materialise工人使用猛犸象SLA机器精整加工打印出的猛犸象牙

从头至尾可追溯
制造不仅仅是产量,还涉及质量,可靠性和可重复性。多年来,我们已经能够为医疗和航空航天领域开发经过认证和可追溯的零件。对于医疗领域,我们正在为患者创造个性化的植入物,来最大程度地减少进一步的手术。而对于航空航天领域,我们能够提供经过认证的增材制造的飞行器部件

对于整个增材制造环境,可追溯性至关重要。它使您可以监视零件的制造时间,使用的材料以及库存的数字化情况。诸如Materialize Streamics之类的软件可帮助企业实现数字化,因为它有助于控制端到端的工作流程,从打印准备到零件制造再到精整加工,每个步骤都是可追溯的,并且可以通过数字方式访问。
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     经过认证,用于空中客车的轻质仿生垫片,比以前轻了15%

可持续生产成为现实
如今,在专业的3D打印机上,90-95%的产率被认可的,剩下有5-10%的废品率。软件和机器都在不断发展,试图进一步遏制这种浪费。最近,我们在产品中引入了Bluesint技术,该技术可以印刷由100%重复使用的粉末组成的BlueSint PA12,从而减少生产中的浪费,并使增材制造变得更加可持续。

特别是在过去一年的疫情中,随着供应链的中断,我们看到了越来越多的本地化生产。在供应路线突然中断的情况下,本地采购产品是最为明智的,恰恰增材制造可以实现。可持续发展已不仅仅是一句口号,其实已经成为企业更为赖以生存的一点。

放眼未来,我们看到了数字化自动化的趋势将愈发明显。从更专业的软件到使用AI算法搜索最佳的构建方向,再到更好的后期处理,我们将继续致力于将更多的自动化集成到生产中。此外,我们看到了材料的不断发展,3D打印已从一种快速的原型设计技术发展为可靠的可使用零件。最大限度地减少废料的产生,用更少的材料制造更轻,更坚固的部件;简化供应链以及优化货物运输,这些都是我们在朝着更加具有可持续性发展的未来大步迈进时所看到的趋势。
来源:Materialise
声明:本文是3D打印资源库转载文章,原文:Materialise 。内容为作者独立观点,不代表3D打印资源库立场,转载请联系原作者。如对文章有异议或投诉,请联系kefu@3dzyk.cn。
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