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西門(mén)子的新軟件首次使增材制造和傳統制造技術(shù)結合起來(lái)，從而為大眾市場(chǎng)生產(chǎn)個(gè)性化產(chǎn)品。
西門(mén)子集成了增材制造到其N(xiāo)X軟件套件的產(chǎn)品中。與傳統的制造技術(shù)不同，3D打印對產(chǎn)品的復雜性設計限制很少，這為批量定制化產(chǎn)品的生產(chǎn)打開(kāi)了大門(mén)。
圖：西門(mén)子拓撲優(yōu)化的設計（右）
傳統CAD技術(shù)本身就是為了支持傳統制造方法而創(chuàng )造的。因此，若要使用它們?yōu)樵霾闹圃爝M(jìn)行設計優(yōu)化，其局限性自然顯露無(wú)疑。
一個(gè)明顯的障礙是如何整合傳統和增材制造技術(shù)，3D打印使用完全不同的設計技術(shù)，甚至打印機讀取的數據格式也與傳統制造完全不同。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的各個(gè)階段，如何無(wú)縫記錄所有產(chǎn)品的相關(guān)數據，將增材制造工藝整合到這些系統中，成為制造商迫切需要的解決方案。
西門(mén)子現在已經(jīng)開(kāi)發(fā)出能彌補這一差距的軟件，從而使得設計開(kāi)發(fā)者無(wú)需費力地在不同的數據格式之間來(lái)回轉換。
 輕量化工程的反思與傳統的制造技術(shù)，如銑削、噴涂、沖壓和鑄造相比，3D打印帶來(lái)產(chǎn)品形狀的自由度。其結果是有可能創(chuàng )建具有空腔或蜂窩結構的創(chuàng )新型輕量化零件。這使得3D打印在汽車(chē)和航空航天工業(yè)擁有廣闊的應用前景，然而許多3D打印技術(shù)的優(yōu)越之處被無(wú)法達到與傳統制造方法一樣的精度抵消了，對于生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，引用3D打印技術(shù)就需要克服這項技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的障礙。
端到端的數據格式
為了將3D打印集成到工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中必須面對的挑戰之一是傳統的CAD技術(shù)是面向針對性的制造技術(shù)，并產(chǎn)生精確定義的幾何形狀。相比之下，3D打印設計則常采用面結合多面體來(lái)創(chuàng )建任意形狀，在制造過(guò)程中通過(guò)分層方法來(lái)層層制造出來(lái)。然而，3D打印設計的自由度雖然是一大優(yōu)點(diǎn)，但目前3D打印通常無(wú)法實(shí)現傳統的機加工制造技術(shù)所達到的精度。
作為制造工藝之間的銜接需要，西門(mén)子已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)全新的系統稱(chēng)為Convergent Modeling，現在是西門(mén)子NX的一部分，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員可以使用他們熟悉的CAD程序來(lái)設計3D打印產(chǎn)品，而無(wú)需轉換數據，新系統確保所有產(chǎn)品相關(guān)信息可以無(wú)縫追蹤。
全新的設計可能性
西門(mén)子Convergent Modeling消除了格式轉換間的局限，為設計人員提供操作靈活性，讓他們可以利用增材制造所提供的材料和工藝，快速創(chuàng )建新型的最優(yōu)形狀。
Convergent Modeling的一大建模方法被稱(chēng)之為“創(chuàng )成式設計-Generative Design”，在這種方法下，開(kāi)發(fā)設計人員可以專(zhuān)注于產(chǎn)品所要達到的性能，而無(wú)需像傳統設計模式那樣考慮太多的加工限制。例如，在連接件的建模情況下，設計人員只需要輸入零件的可用空間、連接到其它組件的連接點(diǎn)以及作用于連接點(diǎn)上的力，系統會(huì )去運算建模結果。
NX提供了一個(gè)特殊的程序稱(chēng)為拓撲優(yōu)化，針對特定的產(chǎn)品功能自動(dòng)計算出設計模型。這種方法創(chuàng )造的產(chǎn)品比傳統制造的產(chǎn)品輕很多，但機械性能同樣強大。此外，通過(guò)將后期的機械加工要求考慮進(jìn)來(lái)，可以使3D打印設計的幾何形狀更為精確，滿(mǎn)足后期如銑削、鉆孔等需要。
Convergent Modeling也簡(jiǎn)化了掃描數據的處理過(guò)程。醫療、汽車(chē)和消費品等不同行業(yè)的用戶(hù)越來(lái)越多地在設計過(guò)程中使用掃描3D數據。傳統而言，對現有設計進(jìn)行逆向工程是一個(gè)成本頗高、極其復雜的過(guò)程，不規則的形狀尤其需要進(jìn)行大量返工，才能用于3D打印、模具設計、分析以及其它用途。逆向工程的相關(guān)過(guò)程需要花費數天乃至數周的時(shí)間才能完成。但是利用Convergent Modeling，可以將掃描數據作為小面引入，在NX 11中直接進(jìn)行操作，由此消除映射曲面、創(chuàng )建實(shí)體、以及人工創(chuàng )建任何其他形狀的步驟，進(jìn)而大幅減少上述返工。
重要的工業(yè)合作伙伴
Convergent Modeling正在促進(jìn)增材制造向傳統制造工業(yè)過(guò)程的整合。西門(mén)子與世界上最大的機床制造商通快合作，將通快的激光金屬打印設備配備了NX工作站。其結果是可以通過(guò)NX直接控制3D打印機，完成CAD-CAE-CAM的過(guò)程。此外，西門(mén)子還與3D打印專(zhuān)家Stratasys公司合作，將有可能通過(guò)NX直接操作各種Stratasys打印機。
總之，Convergent Modeling有望顯著(zhù)的節約時(shí)間和成本，幫助消除易于出錯的返工階段，而這以往是處理掃描幾何體時(shí)的常見(jiàn)問(wèn)題。此外，這一新技術(shù)消除了傳統CAD建模的限制，為3D打印進(jìn)行零件優(yōu)化。NX11簡(jiǎn)化了設計流程，并為增材制造的發(fā)展提供支持，幫助企業(yè)將產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的創(chuàng )造性提升至全新的高度。
圖片來(lái)源：西門(mén)子
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