5G＋工业互联＋3D打印——航天三院159厂打造智能增材制造生产线

来源：中国航天报，记者： 苗珊珊、邓雨楠。

日前，中国航天科工三院159厂自主研发的自主可控增材制造智能生产线突破现有的增材制造单机离散生产模式，首次将智慧物流、工业互联网与增材制造技术融合运用，粉末供应、物料运输及任务调度实现全流程自动化，单机设备利用率与综合产能大幅提升。

在原有的增材制造单机生产模式的基础上，该生产线将5G网络与数字孪生技术相结合，为后续建设“5G+增材制造”智能产线奠定坚实基础。

迈向智能制造新高度

当前，随着航天产品应用的不断深入，159厂将复杂结构件的规模化生产提上日程。走进159厂增材制造技术创新中心的生产车间，增材制造智能生产线上的4台设备正在工作，技术负责人张文韬介绍，从运送产品开始进行制作，到最终生产出符合要求的成品，仅机械臂和这4台设备就可以自主完成。

厂房大厅的墙上安装着一块硕大的显示屏，反映生产过程的数据实时跳动，4台设备的工作运行情况一目了然，机械臂在自动上料、下料。

据介绍，增材制造技术与航天产品结合具有天然的应用优势，如结构功能设计一体化、零件结构拓扑优化、提升设计自由度、提高材料利用率、减轻重量、降低制造成本等，原有的单机生产模式已不能完全满足规模化的应用服务需求。技术负责人谢林表示，该生产线突破现有的增材制造单机离散生产模式，结合增材制造工艺过程特点，采用一体化布局设计，将打印主机、清粉系统、供粉系统、物流系统以及其余配套辅助系统进行布局，有效节约设备资源和车间占地。

△图为工作人员进行增材制造产线巡检

谢林表示，在传统单机生产设备中，打印前的基板、缸体以及粉末材料准备工作与打印完成后的粉末清理、缸体运输等工序无法与设备打印同步进行，会占用设备资源，影响生产进度，造成平衡度较低、各工位负荷不均衡、产品生产效率低下等问题。

针对这一痛点，159厂结合增材制造工艺过程特点，采用一体化布局设计，将打印主机、清粉系统、供粉系统、物流系统以及其余配套辅助系统合理布局，提出5G+工业互联网方案，定制化研制连续生产的增材制造生产线系统。“我们现在的生产场景需要较高的网络宽带、较低的网络时延，5G网络恰好满足需求。”谢林说。

“以前天天跑生产线，查看生产进度，搬运材料、粉末、重六七百公斤的缸体及打印完的零件。”张文韬形容道，现在的智能化增材制造系统使员工从过去高强度的手工操作员转型成为了“指挥员”和“监督员”。

5G，让工厂更“聪明”“智能”

“我们现在的增材制造生产线系统是运用5G技术，通过数字赋能实现的。”谢林说，159厂利用5G技术“大带宽、低时延、高可靠”的特性，将“5G+工业互联+增材制造”相结合，从而对增材制造生产过程中的各类数据进行快速采集、分析及应用，实现增材制造由传统单机生产向网络化、智能化方向转变，提高增材制造的生产效率。

从生产看，工厂要变得更“聪明”、更“智能”，5G确实是个好帮手。比如，每台设备通过5G技术实现互联互通，后台能够对各类数据进行快速采集，实现增材制造由传统单机生产向网络化、智能化方向转变，提高增材制造的生产效率。眼下应用5G技术的工厂不少，159厂有何特殊之处？谢林说，“专网”是门道。159厂通过与联通公司合作，搭建了一个边缘云专属服务器，将所有数据传输到服务器上，数据不出园区，就可实现所有生产设备互联与控制，还能对信息安全进行保护。

△网络化的3D打印生产线（来源：Grenzebach）

5G将生产数据与工厂内部系统对接，实时的生产产值和数据汇总进行反馈，相关人员随时可以了解设备产值、动态，为159厂减员增效、提升品质、降低成本、缩短周期带来帮助。

“预计到年底，我们会打通物料、仓储、调度，将热处理等设备‘搬’进车间，增材制造设备打印好的产品通过AGV小车运输到下一道工序，相当于建立一个小型的智能工厂。”谢林说，测试后投入使用的AGV小车如同神经网络一样，可以连接所有的工位，把工厂内的自动化孤岛一个个都连起来。

对于159厂来说，基于5G工业互联的增材制造生产线首次将5G通信、工业互联网与增材制造技术进行深度融合应用。未来，159厂将建立基于工业互联的5G增材制造智能工厂，形成增材制造技术应用新模式和典型应用场景，使产线具备可复制、可推广的条件。