专家访谈：Autodesk 的 Robert Yancey 关于增材制造、衍生式设计和工业 4.0

从设计到工作流程管理，软件在增材制造中扮演着越来越重要的角色。 Autodesk 是软件领域的领先企业之一，是一家市值数十亿美元的公司，为包括制造和建筑在内的众多行业开发软件。

我们有幸与 Autodesk 制造和生产行业战略与业务发展总监 Robert Yancey 进行了交谈。 Yancey 在增材制造领域拥有超过 25 年的经验，现在负责监督 Autodesk 制造解决方案的业务和行业战略，包括减材和混合技术，以及增材制造。

今天，我们将讨论 Autodesk 帮助加速增材制造采用的方式、衍生式设计为何如此重要以及该行业如何从快速原型制作转向生产。

凭借您在增材制造方面的广泛背景，您如何看待这些年来该行业的发展？

过去几年发生的主要事情之一是增材制造可以超越原型制作的想法。

在医疗和牙科方面的应用已经有一段时间了。但在医疗行业之外，你开始看到的是人们在研究这项技术并意识到他们实际上可以制造零件或小批量生产，而其他任何方式都无法做到。

随着成本的降低和速度的提高，现在使用添加剂进行生产的可能性更大。当然，要实现这一目标，仍有许多障碍和挑战需要克服。但是我们与许多正在研究如何将添加剂用于生产应用的公司打交道。

让我们从 Netfabb 开始深入了解 Autodesk 的产品。 Autodesk Netfabb 如何帮助推进增材制造的使用？

Netfabb 是打印准备软件。有了它，我们可以处理 STL 文件并生成支持结构。该技术已经存在了一段时间，因此我们专注于提高工作流程的效率。

话虽如此，我们在 Netfabb 中还有一些附加功能，可以提供独特的优势。例如，我们有一些先进的刀具路径技术。使用它的公司已经看到了他们流程的显着速度改进。

对于金属添加剂，我们也有模拟能力，让我们模拟粉末床融合技术。这意味着我们可以寻找诸如残余应力、变形和涂布机刀片干涉之类的东西。您可以在实际提交构建之前虚拟地完成所有这些操作。

最近，我们一直在将该技术应用于混合工作流。在这里，通常是使用诸如电弧焊工艺之类的方法沉积金属，然后开发加工能力，以便能够在沉积后完成零件 - 并且还在该定向能量沉积过程中进行模拟。

您认为混合制造目前的普及程度如何？

尽管市场上有很多兴趣，但混合制造仍然是相当新的。

目前，真正充分利用混合制造的客户屈指可数。然而，在贸易展上，我们开始看到更多混合机器供应商用于石油和天然气行业等行业的应用，或粉末床融合技术无法支持的较大部件。

衍生式设计是 Autodesk 战略的一个明确组成部分——Fusion360 如何实现 Autodesk 的衍生式设计愿景？

使 Autodesk 衍生式设计与其他提供衍生式设计解决方案的公司区别开来的一件事是，我们不会为您提供单一的优化解决方案。我们为您提供一系列满足您要求的解决方案，然后是让您轻松浏览这些解决方案的工具。

我个人认为，总的来说，整个行业一直将衍生式设计定位为一种轻量化工具。它特别适用于增材制造，因为它提出的设计通常很难以任何其他方式有效地制造。

但在 Autodesk，我们真正将衍生式设计视为一种设计探索技术，让您可以探索工程功能和商业价值。

我们已经开始介绍非常常见的制造技术，例如能够使用创成式进行两轴或三轴加工。你会在一年中看到更多这样的东西出现。因此，衍生式设计适用于当今使用传统制造方法进行制造的人们。

我们正在努力的另一件事是能够包括更多的业务权衡：例如，能够在设计过程中查看成本、进度或材料的权衡过程。

当我们开始将铸造等业务纳入工作流程时，人们将能够同时在工程性能和业务价值之间进行权衡。

经常谈论的一件事是需要一种新的增材制造设计方法。你对此有何看法？

是的，这绝对是一个很大的差距。我最近参加了麻省理工学院主办的一个财团，在那里一整天都致力于添加剂设计的主题。

我们从许多客户那里听说，他们的工作流程非常混乱。他们在 CAD 工具中完成设计过程，然后将其转换为 STL 文件并将其导入构建处理器，如 Netfabb。从那里，它被发送到机器，机器正在收集数据。

因此，您最终会遇到这些连接不畅的数据孤岛。

这确实是 Fusion 360 的愿景和意图：创建一个单一的环境，让您能够从概念到打印，并能够在正确的上下文和正确的环境中拥有所有数据格式，以正确的方式呈现给个人。

增材制造工作流程涉及多个人，他们都需要不同的数据，通常需要不同的格式。 Fusion360 的愿景是真正将所有这些与中心的数据结合在一起，从而能够创建这种端到端的工作流程。

我们也有兴趣与添加剂生态系统中的其他技术提供商合作——例如工作流管理软件——以便能够与提供其他技术的人合作，以便用户能够获得他们的以方便高效的方式完成工作。

谈到合作伙伴关系和合作，Autodesk 已经宣布了很多，HP 和 GE Additive 是最近的一些。 Autodesk 的合作方式是什么？您如何看待协作在行业内更广泛的作用？

那么，添加剂空间仍然是一个相对较小的行业。我认为人们已经认识到，为了能够发展，您必须与该领域的其他技术提供商合作。

这绝对是客户的要求。他们已经厌倦了在运营中存在于孤岛中的这些脱节的工作流程和数据，并且无法将它们整合在一起。

在过去的 18 年中，我们开始与 GE Additive 和 HP 进行对话个月。他们向我们表达了类似的观点，他们认为限制销售更多机器和更多材料的能力之一就是这种脱节的工作流程。

他们希望与我们合作，为他们的机器建立更加一致的工作流程。

由于他们是目前行业中的两个知名人士，我们决定他们将成为帮助解决此问题的良好合作伙伴。但我们的意图是我们可以提供一个平台，让任何机器供应商都能够与 Fusion 360 和外部技术供应商创建工作流。

还有其他合作伙伴可以谈谈吗？

我们最近在 TCT Asia 宣布与华晨和阿科玛建立合作伙伴关系。

这个很有意思，因为阿科玛是材料供应商，华晨是机器供应商，我们是软件供应商。

所以这不仅仅是关于材料、机器或设计；这实际上是关于所有这三个方面的——过程、材料 和 该设计。这三者需要共同努力，才能为使用增材制造的人们带来最好的结果。

早些时候，您提到了增材制造从快速原型制作到生产的持续转变。确保这种情况发生所需的关键因素是什么？

这在某种程度上取决于行业。

对于医疗和航空航天等监管非常严格的行业，始终存在如何认证零件的问题。您必须对设计、材料和工艺进行认证这一事实与任何其他制造技术并没有太大区别。

但是，使用添加剂，过程不同，材料也可能不同，因此您必须通过该过程才能获得认证。这是投入生产需要发生的事情之一。

然后，人们对这项技术的总体熟悉程度也较低。公司看到了增材制造的机会，但通常没有足够的技术专业知识来真正了解如何快速投入生产。有些公司的发展速度相当快，而有些公司才刚刚涉足。

我们发现的一件事是，很多客户来找我们，只是想要一般培训。他们需要帮助了解增材制造的机会和障碍在哪里，以更好地了解所需的过程和材料，以及所有这些因素如何融入设计，以便他们可以开始探索如何使用这种技术进行生产。

成本在很多​​情况下仍然是一个障碍。再加上在如何使用和设计技术以及如何为增材制造对业务真正有意义的业务案例方面缺乏知识，我想说仍然有很多限制因素。

这种对更多培训的需求是否影响了 Autodesk University 用户大会的内容？

嗯，Autodesk 大学是我们多年来举办的用户会议，它确实是一个用户驱动的会议。我们的客户实际上教授了很多课程并提供了很多内容。

有一个过程可以确定将哪些课程纳入整体议程。是的，我们已经看到 Autodesk 大学对增材制造越来越感兴趣。如果您对其进行跟踪，您会发现 Autodesk 大学有更多附加课程和内容。

我们还希望与该地区和大学的顾问合作。我最近在与我们合作的麻省理工学院，他们一直在开发许多专注于工作专业人士而非大学生的教育课程。

他们今年推出了他们的课程，得到了很多巨大的反响。我们正在与他们合作，以便能够提供此类培训内容，并能够提供 Autodesk 技术来帮助开发培训内容。

我们确实在寻找能够进行大量培训的外部供​​应商，并专注于为我们的客户和接受培训的人开发最佳软件体验。

关于为 AM 制定商业案例的挑战：一家刚接触该技术的公司如何开始制定采用战略？应该考虑哪些因素？

在我看来，许多公司在开始涉足增材制造领域时，会开始生产使用传统工艺设计的零件。他们可以打印它，而且手上有一个 3D 打印部件并且能够炫耀它真是太好了。

但是当试图找到商业案例时，它就会崩溃。如果零件是为铸造或机加工而设计的，那么这些技术通常会更具成本效益，尤其是在中等至更大的产量中。

需要进行的与业务案例一致的部分教育是我们如何为零件或组件或系统提供价值，其中添加剂实际上是我们提供额外价值的唯一方式.

您查看了一些著名的案例研究，例如 GE 的跳跃式燃料喷嘴——我们与 HP 一起使用 Penumbra 进行了案例研究。这些是您实际上从一开始就为添加剂设计零件的地方。有了它，您实际上可以实现性能价值。

因此，真正能够用一张干净的纸设计零件。显然，您必须很好地了解技术才能做到这一点，并且软件工具需要能够支持这一点。这就是我们关注的很多内容。

您是否看到特定行业或应用中增材制造的任何关键机会？

当然，医疗和航空航天是目前最大的两个市场。但如果你看看 Autodesk 的核心市场，即设计和制造，关键的机会在于工业机械——中小型机械车间和制造设施。

对我们来说有趣的是，我们实际上看到了来自该行业的相当多的兴趣。与航空航天或医疗行业相比，他们更清楚在哪里可以对这些行业的零件收取更高的费用。

消费品的3D打印也开始受到越来越多的关注。

当谈到混合工作流程时，我们看到另一个感兴趣的领域是将增材技术用于工具。那是巨大的。长期以来，夹具和固定装置已与该技术一起使用，并且工具刀片的应用受到了一些限制。

但我们看到人们对您可以制作原型的想法越来越感兴趣并使用添加剂更快地创建工具，以及进行更多的迭代。他们最终可能仍会使用传统的切割工具，但添加剂可以在整个过程中提供很多价值。

然后，在某些应用中，您只需要几百或几千个，而增材工具是一种更具成本效益的交付方式。

建筑行业的添加剂呢？这是一项在采用该技术方面进展缓慢的技术，但似乎具有很大的潜力。

建筑行业中添加剂的应用绝对是 Autodesk 的雷达，我们正在密切监控。我们完全有能力做到这一点，因为建筑是我们解决的一个关键市场。

我想我们都看过机器人打印混凝土的视频，但它不仅仅是能够创造用于新建筑设计的定制节点。建筑行业正在寻求制造业的指导，以了解如何创建更高效​​的建筑流程并能够利用制造业使用的一些技术。

目前的速度的采用还很早。但我想说这个行业有很多兴趣，有些公司已经提出了用于建筑的 3D 打印技术。这是一个我们称之为工业化建筑的领域，它确实让建筑更像是一个制造工厂，这样他们就可以获得效率。

正如我们将增材制造视为制造工具箱中的工具之一，增材制造将成为建筑行业工具箱中的技术之一。

就增材制造在更广泛的制造生态系统中的作用而言，您是否更多地将其视为传统制造方法的补充工具？

添加剂不会取代传统制造。但随着采用率的不断增长，它将会发挥作用。所以是的，它可以补充。对于某些应用，它可以取代传统制造。

但我们认为增材制造只是现在可供我们用户使用的另一种制造技术，他们正试图弄清楚如何从设计到制造再到市场，同时以最大的成本实现这一目标- 高效的方式，为他们的客户生产最优质的产品。

工业 4.0 是我们经常听到的一个术语。 Autodesk 对工业 4.0 的愿景是什么？

工业 4.0、数字孪生……我们确实经常听到这些术语。

这是一个有趣的词，因为我们收到了一些客户的反馈，说工业 4.0 完全是炒作，但实际上并非如此真正适用于他们。但是，我们还有其他客户，他们实际上从能够在整个工作流程中利用更多人工智能、机器学习和数据分析中获得了很好的价值。

我们的观点是，为了能够真正实现实现工业 4.0 的愿景，重要的第一步是更好地连接设计和制造工作流程。

这确实是 Fusion 360 的承诺。我们为 Fusion 中的机加工零件设计了出色的工作流程。今年您将开始看到增材制造工作流程的出现。它真正连接了设计和制造之间的数据。

与质量控制和检验、供应链和物流等下游过程有明显的联系。但如果我们不将设计和制造数据连接起来，工业 4.0 的愿景将永远无法实现。所以这就是我们目前真正关注的地方：将设计与制造工作流程联系起来。

当谈到实际管理增材制造工作流程的生产方面时，您会说这个过程目前存在差距吗？您能否详细解释一下您如何看待这种联系，尤其是数据？

这是我们在整个制造业中看到的一个主要差距。就数据点而言，我们有很多客户使用我们的加工技术来创建注塑模具。我们还进行注塑成型模拟。因此，我们与注塑市场的联系非常紧密。

我正在调查我们加工客户的数量，以了解他们从客户那里收到的准备切割刀具的设计占多大比例。他们的反应总是一样的。在大多数情况下，他们说这从未发生过。

我的特点是，当设计师通常不精通其制造过程的所有复杂性时，他们并不设计 对制造过程有足够的了解。当他们完成设计时，他们将其交给制造操作。

下一步就是我所说的“然后舞蹈开始”——设计和制造之间的舞蹈，来回，才能得到符合设计要求并且可以制造的东西在产品所需的时间和时间表中。

我们正在努力做的很多事情就是能够缩小这一差距。我们希望能够让设计师更深入地了解他们的设计决策对制造操作的影响。

它也需要反其道而行之。因此，制造工程师可能会寻找一些机会，以在需要更改设计的制造操作中节省一些时间或成本。他们无法让设计师知道他们是否进行了更改，是否会违反零件的任何工程要求。

我们真的在努力缩小这一差距，并能够在产品开发过程中为专业人士提供洞察力，以便能够在他们需要的背景下获得他们需要的数据，以便能够做出更好的决定。

您对增材制造领域的任何趋势感到兴奋吗？

这是一个快速发展的行业。因此，总会有新的公司和技术可用。我看到的一些我特别感兴趣的趋势是更多的增强塑料。复合材料技术正在取得进展。

有许多公司正在开发有趣的复合材料工艺，这些工艺可为您提供更硬的零件、更定制的零件以及您无法以任何其他方式制造的零件。

混合技术是另一个非常有趣的新兴趋势。它的优势在于能够使用真正传统的工艺（如焊接工艺），并且能够以一种方式应用它们，您可以以更低的成本和更大的设计灵活性提出高价值的组件。

我认为我们将继续看到成本下降，这些流程的速度提高。我认为这促使人们考虑在生产应用中使用添加剂，他们只需要一千个零件就可以将产品推向市场。

另一方面，如果行业需要三件事来加速这一进程，他们会是什么？

首先是教育。

二是认证流程。我提到了航空航天和医疗，这些行业都有特定的认证流程，但他们仍在努力为增材做这件事。

我认为第三个是增材能力的设计。更复杂的是，不同行业的设计要求是不同的。考虑到这一点，您如何教授关于添加剂设计的一般课程？

工具中也存在系统限制。如果您查看 CAD 工具和打印准备工具之间的切换，问题在于 CAD 工具只输出一个 STL 文件，您可以使用它。如果需要修改某些东西，则必须返回CAD工具，重新输出STL文件，然后进行修改。这不是一个非常有效的过程。

另一方面，能够在 CAD 环境中进行更改并快速查看对打印过程的影响，您使用的材料允许更多的迭代和结果在一个更有效的过程中。

这也是我们试图通过衍生式设计实现的目标的一部分。衍生式设计定义了您想要解决的工程和业务问题，您拥有的所有变量，然后让该工具生成数百个可行的设计选项。然后，您可以快速对这些内容进行排序，并确定哪些内容最值得您进行更多分析。

最后，Autodesk 的 2019 年是什么样的？

您将开始在 Fusion 360 中看到添加的工作流程。

我们将继续建立我们已经建立的合作伙伴关系，为这些机器的客户创建非常无缝和高效的工作流程。

我们还将继续跟上一些新技术，例如复合材料或混合制造，并了解这些技术的用例和应用程序，以及它们与我们的融合之处。客户群。

最终，我们将加倍努力将增材制造推向大众。

要了解有关 Autodesk 解决方案的更多信息，请访问： https://www.autodesk.com

关于罗伯特·扬西博士

在 Autodesk，Yancey 博士定义了制造生产解决方案的业务和行业战略，包括减材加工、增材印刷/制造、混合和复合技术。他是衍生式设计和制造、高级仿真、航空航天结构设计和高级复合材料领域公认的领导者。他拥有麻省理工学院、弗吉尼亚理工大学和代顿大学的航空航天和材料工程学位。