西门子李雷:拓宽应用边界,数字化加速增材制造产业化进程

3D打印资讯
2022
07/01
09:17
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文|李雷(西门子(中国)有限公司数字化工业集团高级副总裁兼运动控制事业部总经理)
来源:西门子

钛合金实现商业应用已有数十年,但由于难以进行精细化加工,只能长期充当可见而不可得的“未来金属”;治疗各类病症的药品随处可见,但囿于传统药片构造,药物发挥效果的时间和效果难以把控……诸如此类的案例表明,在实现核心材料技术突破后,与之匹配的制造技术才是实现产业蓬勃发展的关键。面对传统制造方式的掣肘,增材制造这种以数字模型为基础的新兴制造技术,正在破局传统模式,驱动制造业加速高质量发展。

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颠覆传统模式,增材制造让更多“可能”变为“现实”
多年以来,新技术、新工艺的突破推动制造业取得长足发展,但仍不足以完全满足结构复杂的零件制造以及不断涌现的个性化需求。传统制作模式类似厨师在食物上雕花,设计越独特、越复杂,呈现难度越大。以航空发动机涡轮叶片为例,如果按照传统的设计流程,从设计到成品往往需要一年甚至更长,这段时间足够航天员完成数次太空任务。

增材制造是一种颠覆性的制造技术创新。增材制造的原理就像给蛋糕挤奶油,通过材料层层堆积,可以轻松做出任何形状、任意结构的目标零件,增材制造与创成式设计的结合能够消除传统生产工艺的约束,让制造业真正实现设计自由和制造自由。

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△ 创成式设计案例

增材制造创成式设计加速了产品的研发迭代,大大缩短新产品、新工艺的开发成本与周期,同样的航空发动机涡轮叶片,通过增材制造仅需几周即可完成,大幅提升制造企业的生产弹性。增材制造让数字化时代日益强烈的小批量、个性化需求,从构想变为现实。

与大家熟知的减材与等材制造技术不同,增材制造只需要一台打印机器即可完成全部的制造流程,因此可减少生产企业对供应链的依赖,这对于近年来亲历着供应链困境的制造业而言,无疑会带来深远的影响。

毫无疑问,增材制造将为制造业发展创造出更多可能。而数字化技术的蓬勃发展,为增材制造带来了更稳定的设备、更多样的材料、更智能的创成式设计软件,充分释放增材制造的潜能。作为数字化领域的领军企业,西门子是全球增材制造领域为数不多拥有全产业链覆盖能力的工业企业。通过西门子的一体化平台软件解决方案(NX、Simcenter 、Opcenter、Teamcenter)、SIMATIC PLC、SINUMERIK CNC系统和SINAMICS伺服驱动器的TIA全集成自动化解决方案,西门子能够为客户提供从设计到成品的端到端增材制造解决方案,并支持众多主流的增材制造技术,真正为客户带来可持续竞争力。

拓展应用边界,增材制造赋能千行百业
现在,增材制造在数字化助力下正不断探索新的应用边界。从科研航空到日常生活,从精密元件到生物医药,增材制造的身影已延伸到社会的方方面面,并且凭借其独特优势不断解锁全新领域,为制造业打开“万物皆可打印”的想象空间。

对增材制造不甚了解的人可能会认为,其加工对象往往是致密金属、易碎陶瓷、高弹性塑料等。但如果告诉你,日常服用的药片也能够用增材制造技术来生产,你是否会感到难以置信?而这正是西门子与合作伙伴南京三迭纪医药科技有限公司(以下简称“三迭纪”)在做的事情。

制药产业的连续化和数字化是包括美国FDA、欧洲EMA和中国NMPA在内的各国药品监督管理部门所推进的产业改革方向。药物3D打印技术历经20多年发展,已成为驱动制药产业“范式跃迁”的数字化制剂技术。作为全球3D打印药物领域的引领者,三迭纪经过不懈创新实现了核心技术MED(Melt Extrusion Deposition, 热熔挤出沉积)的突破,为制药长链条提供端到端的技术解决方案。但想要从研发型设备迈向产业化,实现年产能达5,000万片的3D打印药物连续化生产线并非易事,缜密的产业化规划是实现通量生产技术突破的重要基础。

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△ 三迭纪MED药物3D打印技术制备而成的药片

面对产线建设的实际需求,三迭纪选择与西门子携手。西门子充分发挥了自身在制药和增材领域的充足经验和完备解决方案,以自动化、数字化领域技术解决方案与产品组合,串联研发和生产,助力MED 3D打印制药技术的生产产能持续提升,全方位拓展数字化技术在制药产业的应用。与三迭纪的合作不仅为制药行业增材制造产业化创建范例,也真正诠释了科技有为的内涵。

凭借在增材制造领域的能力优势和经验累积,西门子已经在航空航天、汽车模具以及以制鞋为代表的消费领域与百余家不同类型、不同规模的企业展开合作,成功完成超过数千种增材制造组件,让增材制造落地千行百业。

打通产业链,增材制造产业化未来可期
国家统计局数据显示:中国增材制造规模以上企业由2016年的20余家增加至2021年的100余家,营收超1亿的企业数量已逾40家。从市场规模来看,增材制造还有巨大的潜力亟待挖掘,产业化发展大有可为。

作为数字化的先行者和赋能者,西门子始终在探索如何通过自身的创新科技和数字化能力为中国增材制造的产业化发展注入新动力。为打通增材制造产业链上下游,西门子推出了增材制造云打印工厂。这一覆盖全球的数字化协作平台将用户需求与供应商网络相连接。用户在云平台发布需求后,云平台承担报价、采购和订单监控等全部功能,并按需分配增材制造的设计、工程及生产能力,实现全球化的分布式制造。借助数据分析,云打印工厂还能够将用户反馈及时传递至供应侧, 不断推进增材制造的方案改进和技术迭代,赋能增材制造全生命周期管理,加速增材制造产品的创新。

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△ 西门子助力增材制造加速产业化进程

此外,西门子面向增材制造用户和机器制造商的资金需求,提供量身定制的金融服务(融资租赁或商业保理),助力合作伙伴便捷地采购所需设备和技术,并可以根据自身情况定制还款计划,让决策和预算变得更加灵活。西门子覆盖全价值链的“资金活力”,加速增材制造规模化应用稳步推进。

随着数字化赋能产业的深度和广度日渐拓展,增材制造的未来蓝图正在快速延展开来。其与大数据、人工智能等技术深度融合,将对生产模式、生活方式,乃至价值理念产生深刻影响。西门子期待继续以涵盖增材制造设计、仿真、打印、检测在内的全生命周期解决方案,及咨询和人才培养服务,与更多中国合作伙伴携手推进增材制造产业化进程。
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