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TUhjnbcbe - 2025/7/21 16:23:00
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ACAM亚琛增材制造中心对增材制造在多功能材料方面的愿景为无限组合的材料与技术,而最终的目标是点击即生产。ACAM亚琛增材制造中心定义达到这个愿景的进阶过程包括5个梯度,当前的世界范围内的发展大多还处在Level0的水平,Level0为功能化增材制造过程,Level1为可预测的增材制造过程,Level2为自动化的增材制造过程,Level3为全自动化的增材制造包括前处理与后处理,Level4为集成化的全自动化不同制造工艺的组合。

当前金属增材制造下游加工步骤尚未实现自动化,部分原因是要制造的零件的几何形状不同,对自动化带来了极大的挑战,推动3D打印规模化,亚琛工业大学DAP数字增材制造学院最新的研究结果之一是通过开放虚拟化格式(OVF)解决增材制造过程数据过大的痛点。

亚琛工业大学数字增材制造生产学院DAPRWTH

RWTH

更快捷、安全的文件处理与传输

增材制造(AM)通过一层一层地堆积材料来构造3D对象,由于在制造精度和可用材料范围方面的重大改进,如今增材制造技术已被认为是有价值的工业生产技术。特别是,基于激光的金属粉末床熔化(PBF)技术的精度已提高到可以3D打印具有高度复杂的几何形状和极其精细的细节的金属零件的水平。这使得PBF-LB/M特别适合于生产高性能的轻质晶格结构。

尽管具有上述优点,但PBF的制造过程还是充满挑战的,通常来说,3D打印过程首先将给定的CAD模型转换为立体光刻(STL)格式的网格表示,然后将网格切成一系列平面轮廓,最后生成激光路径以填充这些轮廓。但是,当切片的三角形数量过多时,三角形的数量会变得非常庞大,处理如此大量的三角形将占用过多的计算机内存和时间,导致无法在计算机上正常运行。当要打印的零件具有高度复杂的内部结构(例如,三重周期性最小表面(TPMS))时,情况就更糟了。由于这些原因,需要一种新的计算流水线来解决因处理PBF3D打印技术在处理高度复杂的结构而引起的效率挑战。

3D打印成就复杂的设计-TPMS

3D科学谷白皮书

OVF

根据3D科学谷的了解,没有数字制造数据,就没有增材制造(AM)–因此,高效可靠的数据生成和处理是3D打印生产制造过程的基本先决条件。在激光粉末床熔化(LPBF)方面,3D打印制造的零件通过计算机辅助设计(CAD)软件设计为3D模型,接下来,该模型被转换为组件的二维层数据集合——所谓的切片——作为工厂侧的输入,用于在粉末床中一层一层熔化的层。当前很多企业受到庞大的数据量的挑战。这就是亚琛工业大学DAP数字化增材制造学院开发的开放矢量格式(OVF)发挥作用的地方。

RWTH亚琛工业大学

简化数据量,同时增加激光粉末床熔化(LPBF)3D打印工艺的制造数据的数据大小:这是亚琛工业大学激光技术和数字增材生产DAP学院的科学家们与与弗劳恩霍夫激光技术研究所FraunhoferILT共同努力的结果。OVF被称为开放矢量格式,除了显着减少数据量外,还实现了零件设计的数据到生产工厂的高效传输。

只是另一种数据格式?

OVF的技术基础是广泛使用的序列化技术ProtocolBuffers(“Protobuf”),处理从复杂结构化数据对象到字节流的信息传输。例如,将信息存储在文件中或通过网络发送数据。使用Protobuf代码生成器基础架构可以为数十种编程语言和平台提供广泛的兼容性和支持。

同时,Protobuf的高性能、所有数据的紧凑二进制存储以及灵活的前向和后向兼容性等优势都得到了充分发挥。此外,可以沿工艺链高效地传输与激光粉末床熔化LPBF3D打印工艺相关的元数据,例如制造参数、激光功率和扫描速度。

技术特定数据结构的定义是通过OVFGithub存储库的开源发布以低门槛的方式完成的。

Github可以极大地促进了工业和研究的访问。Github存储库针对广泛的兼容性进行了优化,同时可灵活扩展,以便能够映射增材制造的最新数字化发展。广泛的工具组合,例如用于传统格式的转换器,例如将CLI转换为OVF文件;或完整性检查例程,例如检查轮廓是否闭合;参数是否分配以及图层是否没有间隙,也可以在Github上找到。

根据亚琛工业大学,OVF可用于满足在激光粉末床熔化(LPBF)3D打印工艺过程中处理2D层输出数据的理想格式的多功能要求。此外,该格式还可用于其他基于扫描仪的激光加工应用,例如激光微结构化和抛光应用。

向LPBF工艺产业化迈进一大步

OVF的可能应用是多种多样的。通过OVF链接数字和物理流程链,由于精简但信息丰富的数据格式,可实现稳健且高效的制造流程。借助这种标准化格式,可以显着减少将数据传输到工厂的手动工作,从而实现自动化。

I项目验证-IDAM

出于这个原因,OVF在亚琛工业大学DAP学院参与的“汽车系列工艺增材制造的工业化和数字化”项目(IDAM)中得到了有效的使用。IDAM的目标是推动“汽车领域的增材制造(AM)技术的工业化和数字化”。

BMW

耗资万欧元的计划部分由德国联邦教育与研究部(BMBF)资助,并聚集了12个合作伙伴:亚琛工业大学数字增材制造DAP学院、FraunhoferILT弗劳恩霍夫激光技术研究所、慕尼黑工业大学金属成型和铸造学院、GKN粉末冶金,宝马集团,Aconity(美铝分拆出来的增材制造业务)等。合作伙伴为可持续地加强德国的技术先锋地位做出持续努力,并为德国在下一次工业革命中的制造强国地位奠定重要基石。(延伸阅读:打造汽车3D打印产线,宝马牵头的IDAM计划发展情况如何?)

IDAM使用OVF组合不同程序的输出或跨制造商的流程链上的自动化子步骤,并合并相应的数据。因此,它是可扩展、模块化和自动链接的激光粉末床熔化(LPBF)3D打印工艺生产概念的一部分,该概念是在项目中开发的,用于灵活控制和利用各个工艺步骤。

I项目验证-ProCloud3D

OVF还用于“受保护云环境中的工业3D打印切片”项目(ProCloud3D)。在这里,OVF可以将LPBF3D打印作业从云端逐层流式传输到工厂。通过顺序发送包含参数的层数据,这些数据也包含在OVF中,可以避免敏感零件CAD设计文件的交换。因此,新开发的格式对增材制造中安全数据传输的项目目标做出了重大贡献。

值得

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