Helio Additive：推出3D打印热模拟软件Dragon，预计到2030年收入将达到1亿美元

Helio Additive，于2020年在中国成立，现总部位于美国，以其Dragon热模拟软件而闻名。此款切片和分析软件能够切割单个体素的3D模型并记录热进程，以优化塑料在受热膨胀时的行为。


△Helio Additive团队

零件几何形状、材料和打印机等因素使3D打印过程变得复杂。大规模增材制造意味着要面临材料、打印机和几何形状相互作用的过程。十多年前，业界试图通过更好的打印机来解决这个问题，然后用更好的材料。除了使用优秀的硬件和材料外，还需要配备优秀的软件！为此，Helio Additive团队致力于物理打印工艺实验、聚合物物理建模和模拟这三个交叉领域，研发了基于云的热处理仿真工具——Dragon，可集成到制造工作流程中。

Helio Additive发展历程



2023年10月份，有外媒采访了Helio Additive首席执行官兼创始人——David Hartmann，Hartmann讲述了他的职业历程以及他致力于实现数字化制造事业的起因。

Hartmann是一位出生于德国的新西兰人，曾在德国、上海、香港、印度工作过，并体验过德国拜耳全球总部的严格要求。在一次与顶级3D打印材料制造商Polymaker首席执行官Xiaofan Luo博士的对话中，他们深入探讨了困扰数字制造的挑战：“十年前，我们认为，如果制造出更好的打印机，就可以解决可靠性和收缩问题。但其实，真正解决这一挑战的唯一方法是深入了解正在发生的事情背后的物理原理，然后用软件解决它。”

面对这一挑战，Hartmann 离开了拜耳（当时更名为科思创），并于 2020 年开始创建 Helio Additive。尽管新冠疫情造成了市场动荡，但Helio的成立地点靠近 Polymaker在中国的研发场地，Hartmann 认为这是一种战略优势。

Helio实现数字化制造的可扩展性和可重复性

Hartmann认为，这些挑战的核心在于聚合物在不同热环境中的行为，了解聚合物的热物理学及其沉积原理对于最大限度地减少成品零件的缺陷至关重要，人们需要了解聚合物如何反应、各层如何粘合、如何确保零件中不会积聚应力。

Helio Additive 开始创建专有的打印过程模拟工具，该工具经过量身定制，可在任何几何形状、打印机或聚合物上提供快速高效的热分析。到 2021 年底、2022 年初，Hartmann开始看到一条真正可扩展的技术路径，这个软件完全是云原生的，对于模拟来说意义重大。但生成大量热数据只是方程式的一部分，Hartmann将原始数据比作“一本用你从未见过的语言写的书”，接下来的挑战就变成了翻译。这就是 Helio Additive 的聚合物物理团队主要参与的地方，建立模型来解释层间粘合、应力松弛、结晶和其他关键因素。

将这些模型与热数据相结合一直是该公司的独特卖点，通过预测热历史并以适当的方式对其进行解释，Helio Additive 旨在优化数字制造流程，减少浪费并提高打印速度。Hartmann认为该公司的角色不仅是解决方案提供商，而且还是推动者，他希望向合作伙伴开放API，让他们所做的基础上进行二次开发，做出更强大的事情。


△在实验室收集数据

Helio Additive 解读数字化制造的“隐藏参数”

在数字制造领域，虽然存在大量数据，但挑战在于提取其本质。Hartmann表示，这些“真实参数”是在此过程中做出的复杂且通常不可见的决策。Hartmann 强调了理解聚合物行为的关键方面(聚合物在不同温度下的流动性也不同)。他指出了大多数输出​​问题的两个主要原因：层粘合和应力松弛。为了应对这些挑战，必须规范某些隐藏的工艺参数。

这就需要先进的模拟工具，因为操作人员无法在头脑中做到这一点，人们需要模拟，而且需要体素级别的模拟！因此，Helio Additive 的方法是揭开这些隐藏参数的神秘面纱，确保数字制造的最佳结果。



适用于大规模增材制造的软件——Dragon

Hartmann 解释说：“Dragon是一个基于云的软件引擎。它通过 API 或仪表板提供对核心工具集的访问，即针对任何几何形状、任何打印机和任何材料的热模拟。” Dragon的应用在大规模颗粒增材制造中取得了显着的效果，使用户能够“对参数集进行数字化实验”，从而大大减少浪费并提高效率。Hartmann 引用了一项案例研究，他们成功地节省了 300 多公斤材料和 4 周工程工时。这一成就相当于单个零件废品率减少了 70%！

Helio Additive 的第一个产品是专门用于大规模基于颗粒增材制造的流程仪表板。Dragon for LSGAM模拟打印的热历史，并标记需要关注的区域，从而实现一次成功的 3D 打印、提高资产利用率并降低废品率。

Hartmann进一步谈到了微型工厂的新兴趋势，强调仅仅购买打印机并不能保证零件的质量。公司越来越多地建立数字化制造装置，纳入从材料采购到后处理的各个阶段。借助 Dragon，可以提高透明度并优化流程。Hartmann 强调了 Helio Additive 可能带来的潜在效率提升，在过去，五名工程师需要 18 个月的时间才能将一种新材料引入增材制造领域，现在通过将所有这些实验转移到云端，可以大幅削减这一成本。


△Helio  Additive常熟办事处

强大功能基于云的热处理仿真工具，可集成到制造工作流程中，获得科学可视化、适印性评估、成本计算器、优化器等：

●使用现有的物理模型或内部数据进行开发。

●使用现有的打印机和材料数据或使用标准操作程序来表征用户自己的打印机和材料数据。

●通过 API，用户可以访问原始模拟数据或更高级的分析。

●通过优化打印决策来提高效率，从而实现更快、更可靠的打印。

●通过预测和预防翘曲或开裂等打印问题、降低废品率、能源消耗和原材料成本。

●通过减少设置时间并逐层动态调整打印速度来提高生产速度。

●设计更好的材料，在更广泛的打印参数下具有更一致的打印适用性。

●通过确定使用可持续或可生物降解材料的最佳打印条件来促进可持续实践。

●通过预测和防止几何图形中的打印问题来生成复杂的几何图形。

Helio Additive 推动3D打印认证工作

Helio Additive 还将自己定位于改善增材制造行业资格和认证流程的前沿。Helio Additive 的解决方案旨在标准化对打印过程的理解，确保材料具有一致的层粘合属性。实现这种均匀性可以为实际认证铺平道路，缓解不可预测的透气性等挑战。考虑到3D打印工业化所需的高昂费用和时间，Helio Additive 的主张具有切实的价值。Hartmann强调了"认证设备输出并保持一致的流程"的重要性。

总结



●正确地打印
1.透明度 - 了解增材制造，逐个体素。
2.灵活性 - 自由可靠地混合和匹配打印机和材料。
3.可靠性 - 每次都能获得一次性正确的结果。
4.性能 - 提高工业增材制造的性价比。

●大规模增材制造意味着在准备打印时始终如一地做出数十万次正确的物理决策。  

● Dragon是增材制造过程的热模拟，可以连接点以定义正确的物理决策。

●打印速度更快、更可靠，客户可以设计更好的打印机和材料，制造商可以建造可扩展的增材制造微型工厂。  

●专注于基于聚合物和材料挤出的增材制造。

●技术广泛适用于从桌面工业到大面积增材制造 (BAAM)。

Helio Additive成立于中国，目前是一家特拉华州公司，拥有来自德国、荷兰的机构投资者和来自世界各地的天使投资者。研究人员由商务人士、科学家和软件开发人员组成，致力于解决工艺复杂性，扩大增材制造规模。通过开发基于基础物理和先进增材技术的革命性软件工具，释放增材制造的全部潜力，并使增材制造具有可扩展性。这将为创作者赋能，推动本地化制造，引领世界走向更加可持续的未来，预计到2030年收入将达到1亿美元。