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簡化工業(yè)增材制造工作流程的關鍵在于質量，而該解決方案已經(jīng)初具規(guī)模
閱讀：61 發(fā)布時間：2024-2-6質量是3D打印的最終前沿。工業(yè)應用的批量生產需要一種能夠可靠地提供質量一致的零件的制造方法，但到目前為止，這一目標還沒有達到增材制造。就目前而言，如果要打印工業(yè)元件，經(jīng)過特定培訓的工程師需要在構建期間和之后監(jiān)控、分析和糾正錯誤。不是一種可擴展的操作方式。
增材制造工作流程需要變得更易于管理，并提供一致、易于認證的產品，無論實施該工作流程的工廠或員工如何。今年，貝克休斯和奧克頓朝著這個方向邁出了重要的一步，為可變電阻微調 （VRT） 元件的批量生產奠定了端到端工藝的基礎。
該工作流程具有全數(shù)位化框架，包括類比和實時過程監(jiān)控工具，以及基于人工智能的數(shù)據(jù)準備和異常分析。它建立了一個端到端的流程，可以限度地減少現(xiàn)場故障，提高可重復性，并在出現(xiàn)問題時將責任分配給正確的參與者。
圖 1：使用此工作流程制造的 VRT 元件的 3D 表示
它是如何完成的
需要幾個步驟來創(chuàng)建一個端到端的自主流程來打印VRT元件。
首先，有必要設置制造商車間的數(shù)位副本。在VRT案例中，使用Oqton Manufacturing OS。每臺打印機都有其數(shù)位版本，其中包含基本狀態(tài)信息，組織成員被分配角色，并定義了材料、供應商、客戶、加工和后處理活動。每個訂單都是虛擬提交的。
接下來是篇文章的構建準備和確保質量的步。材料、機器和工藝參數(shù)、切片和剖面線策略、方向、半自動和參數(shù)化支撐策略、基于仿真的校正以及其他參數(shù)一起選擇。構建和熱模擬在質量方面起著特別重要的作用，因為它們使我們能夠識別潛在的裂紋、重涂機碰撞、過熱、收縮線等。零件具有其的ID，相關文件、元數(shù)據(jù)和模擬摘要將上傳到制造作業(yè)系統(tǒng)。
圖 2：Oqton Manufacturing OS 使增材制造組織能夠創(chuàng)建車間的數(shù)位副本
我們現(xiàn)在擁有打印所需的所有元素。該工作流程包括對印刷的原位監(jiān)控。打印機通過具有足夠計算能力的工業(yè)計算機連接到制造作業(yè)系統(tǒng)。分析物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的過程偏差，并使用人工智能模型對圖像進行異常檢測。如果出現(xiàn)問題，操作員會通過電子郵件或直接在云儀表板上收到警報。在打印結束時，他們會得到一份緊湊的摘要報告。
然后檢查件物品。對零件的異常情況進行分析，包括其尺寸、位置的關鍵性以及與模擬數(shù)據(jù)和掃描路徑等的相關性。這提供了有關質量的見解，并揭示了問題的可能根本原因。根據(jù)結果，工程師可以決定是將零件送入生產、報廢還是送去進行進一步的無損檢測。所有分析的結果共同構成了一個完整的數(shù)據(jù)集，用于在工業(yè)規(guī)模上復制零件的質量保證比較。
使用此工作流程生成和跟蹤的數(shù)據(jù)有助于確保任何獨立合格生產網(wǎng)站的質量始終如一。制造商通常擁有多個設施，甚至分包制造，因此無論生產地點如何，他們都需要確保其零件始終相同。通過該解決方案，所有工廠都將收到VRT的生產訂單和有關所需質量規(guī)格的報告。
端到端制造過程的完整數(shù)據(jù)集被記錄并包含在質量報告中，符合行業(yè)的可追溯性要求。在審計或事件根本原因分析的情況下，可按需提供。
技術先決條件
一些技術要求支撐著這種端到端的增材生產解決方案。這里只是一些最重要的。
首先，您需要的基于物理的計算技術。端到端方法利用速度極快的 GPU 原生體素有限元求解器，該求解器具有自動網(wǎng)格劃分功能，專注于預測某些異常、過熱和預變形計算。
用于異常分割和聚合的 AI 模型發(fā)揮著重要作用。該解決方案中使用的模型在海量數(shù)據(jù)上進行了訓練，以實現(xiàn)具有體積聚合的自動圖像分類和分割。
3D打印的一個主要障礙是，從傳感器和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)類型到通信協(xié)定等，各個方面都缺乏標準化。我們決定只使用幾乎每臺打印機通用的傳感器數(shù)據(jù)——氧氣水平、壓力、溫度——以及來自標準相機的光學圖像。
其他應用程序如何受益？
端到端質量工作流程的開發(fā)是為了實現(xiàn)VRT元件的串行列印，但制造商也可以從將相同的程序應用于其他部件中獲益。貝克休斯正在為許多其他關鍵部件實施該流程，這些部件將在序列化生產中生產。
該工作流程還有助于在出現(xiàn)問題時確定制造過程的確切階段。最近，Oqton 用它來證明元件上出現(xiàn)的裂紋不是在打印過程中引起的，而是在后處理過程中引起的，從而節(jié)省了構建準備修改的時間。
在高度監(jiān)管的行業(yè)中，關鍵部件的責任是新技術實施的重大障礙，這一過程通過正確記錄和分配潛在責任來幫助解決這一差距。如果操作失敗，包括增材制造元件，則會引發(fā)有關問題根本原因以及增材制造部件是否是問題根源的問題。該工作流程允許制造商跟蹤生產過程的每個步驟，并提供易于閱讀和快速的報告，從而輕松快速地確定生產過程中發(fā)生的偏差以及它們是否導致了故障。
此外，此工作流程有助于防止代價高昂的錯誤。如今，制造商正在打印大型零件。此類作品的材料、機器和操作時間都很昂貴，因此打印失敗會帶來巨大的損失。在異常開始時停止打印可以防止這種情況發(fā)生。
為VRT元件開發(fā)的端到端方法對金屬增材制造具有重大意義。這些是增材制造工作流程的堅實基礎，可用于制造工業(yè)零件。這是增材制造技術向成熟制造技術演進的新階段的開始。
圖 3：簡化工業(yè)增材制造需要能夠跟蹤零件質量并評估構建性能的軟件
Oqton， Inc. 執(zhí)行官 Ben Schrawowen 將參加即將于 2024 年 2 月 6 日至 8 日在紐約舉行的增材制造戰(zhàn)略商業(yè)峰會。Schrauwen 將在題為「小組討論 2：增材制造工作流程軟件」的小組討論中發(fā)言。