创成式设计+数字孪生 — Altair澳汰尔助力MX3D实现工业机器人定制

来源：Altair澳汰尔


每次引入并接受新的打印技术时，创新者都需要花费大量时间才能对主流市场产生影响。但是，一旦行业将其视为主流，许多3D打印产品将实现显著增长。线弧增材制造（WAAM）3D金属打印现在已经可以用于大型金属产品制造，这项新技术很快被公认为将对行业产生变革性影响。

MX3D是一家具有前瞻性的公司，正在将WAAM引入几个具有高影响力的行业。它通过连接现成的工业机器人和焊接机来开发制造大型工业3D金属打印机和配套软件。MX3D机械臂项目展示了内部备件和重型设备生产的潜力。每个金属加工车间都可以变成一家小型铸造公司，从而缩短了交货时间并提高了设计自由度。

Altair Inspire™ 助力MX3D进行创成式设计并构建数字孪生模型，从而实现工业机器人定制。

为什么要定制工业机器人？
工业机器人技术是一个发展中的行业，具有各种各样的应用类别。许多OEM为专业应用提供了多种型号，但是仍需要更多的个性化。

图1：创建数字孪生，了解系统行为

例如，当机械臂要移动远处的物体时，工作位置可能比较特殊：在拐角处，墙后或在标准工作范围之外。在这种情况下，就需要定制额外的非标零件来满足需求。另一种情况是对零件性能的特殊要求。一些公司设计和制造自己的上臂，因为他们需要将具有特定性能的工具安装到机器人上。

当确定有特殊要求时，值得进行定制以优化操作条件。重量轻便，转动惯性矩小的零件能产生更高的操作精度并总体上降低能耗。

Inspire 助力 MX3D实现机器人定制
图2和图3是Altair与MX3D成功合作的机械臂项目，重点是在重型设备零件上应用大规模3D金属打印，将标准ABB机器人改装为三轴WAAM设备。

图2：机器人手臂的演变

图3：最终生产定型零件

ABB机械臂是由Altair工程师根据打印材料的材料特性设计的。项目中还使用了数字孪生设计过程，以确保生成最有效的形状和操作。该项目很好的展示了WAAM技术在工业中的应用。

采取的方法考虑了性能和精度要求，集成焊丝送进器所需的功能集成以及系统上需要的所有其他零件。优化任务不仅考虑了来自系统加速度的负载，还考虑了安装的送丝机，其中包括提供保护气体的软管，主动冷却装置以及金属丝。功能集成有助于提升可靠性并更易于维护。

Altair Inspire与数字孪生模型
MX3D收到来自许多行业的项目请求，因此需要开发工作流程，为客户快速进行设计和迭代。

Altair Inspire™对我们而言效果很好，因为我们可以识别需求并将边界条件转变为功能性的数字孪生模型。然后，我们轻松生成质量优化的设计。由于它包含3D打印约束，因此我们快速展示了有机模型，这些模型为最终用户提供了WAAM可能性的宝贵见解。——MX3D CEO Gijs van der Velden

图4：在 Altair Inspire中验证机器人的性能

对于机器人手臂项目，确定需求至关重要，因为MX3D对这种特定的机器人模型并不熟悉。MX3D与ABB紧密合作，确定了应用的负荷情况。从数据表中收集参数并在Altair Inspire环境中重新创建数字孪生，这能验证在优化手臂方面是否走了正确的路。

几何创建功能使我们能够轻松调整优化模型，并在MX3D软件平台之间实现数据传输以进一步完善模型。这样可以进行快速迭代模型，并且我们能够合并特定的制造约束条件。

这种设计方法为WAAM制造开辟了一些有趣的途径。当创建下一代制造零件和重型设备时，Altair期待为客户应用数字孪生设计方法。