塑造增材制造的四大新兴自动化趋势

自动化AM流程（从设计到后处理）能让AM采用对制造商更具吸引力。

从机器人到软件的自动化方案可最小化人工触劳、节省成本、提升一致性与质量。

但今天增材制造自动化处于何种阶段？

本文重点介绍推动AM自动化解决方案发展的四大关键趋势。

1. 设计自动化

创建AM数字化端到端工作流始于自动化设计过程。

然而AM设计自动化非易事。大多数AM零件仍手工设计。耗时手动AM设计过程可耗费工程师数小时、据一案例研究高达零件总成本50%。

为提升设计效率，行业软件公司近年持续进化工具。

如今行业可提供自动化方案，加速设计过程、使工程师在机器打印前快速评估设计选项。

例如，福特展示自动化如何将工具设计时间从小时压缩至分钟。

通过与德国软件公司Trinckle合作，车企获得可自动生成贴合车身轮廓工具几何、形成新夹具基座的软件。单击即可添加手柄、磁性安装座、边缘导向等元素。

自动化该零件设计过程节省数小时工作，将设计步骤压缩至仅10分钟。福特相信此法每工具潜在节省数千欧元。

另一案例，硬件制造商Stratasys与软件公司nTopology合作，推出自动化FDM工艺夹具设计方案。

名为Fixture Generator的新方案允许工程师以简单拖拽方式准备工装零件。通过nTopology拓扑优化软件引擎，以最终用途应用为导向优化零件设计。

使AM设计步骤少手工化，标志3D打印行业持续成熟。设计自动化将帮助AM采用者减少手动设计过程相关时间与成本。

更重要的是，它将支持大规模定制等新应用与商业模式，将设计变体生产转化为自动化、高效过程。

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2. 开放API驱动AM数据共享自动化

AM行业正变得更开放。闭源专有系统统治走向终结，因更多方案商寻求创建集成、互操作3D打印工作流。

支持此趋势之一是开放应用程序编程接口（API）的使用。API是允许一软件应用与另一软件通信的软件中介。API在集成分散系统中扮演关键角色。

在工作流相当复杂且孤岛化的AM中，行业参与者认识到提供一组API以实现自动化与扩展数据用途的重要性。

最近多家3D打印机制造商向合作伙伴发布API以实现无缝数据流与集成。

一例是我们与HP近期合作，HP提供开放API与我们增材MES系统集成。此集成使HP Multi Jet Fusion用户能连接机器至我们软件，监控并采集其AM系统数据。

类似地，Stratasys宣布改进API连接性，为其3D打印机与企业软件解决方案间更轻松、更快数据共享敞开大门。

这些例证指明行业正朝着正确方向前进，缩小硬件能力与软件赋能间差距。API将提供两者间基础桥梁，助力创建支持互操作性的集成生态系统。

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3. 自动化后处理流程

据PostProcess第2届年度后打印趋势报告，估计企业AM成本46%关联后处理。

无论原型、工装或终端用途产品，大多数AM零件需一定程度后处理。可能仅去支撑，也可能含分拣、染色、抛光等，最终产品才能就绪。大多数后处理任务近乎完全依赖人工。

得益于机器学习、后处理软硬件近期进步，现在几乎可自动化AM后处理每个环节，降低人工成本、显著提升流程效率。

新系统入市支持零件从3D打印机构建平台自动取出、再在导引车辅助下移至下一后处理工位。

多家AM机器供应商也在某层级承诺自动化。EOS开发Shared Modules概念，通过组合不同模块、运输系统与控制中心软件，集成AM工作流的装备、拆包、运输、筛分阶段。

为自动化粘结剂喷射工艺，金属粘结剂喷射专家ExOne也发布新X1D1自动导引车（AGV）概念，旨在实现构建箱高效运输。

同样令人振奋的是多轴机器人系统将零件从3D打印机运至粉末筛分、清洗、精加工工位的日益增长应用。

硬件公司Renishaw展示机器人如何自动化金属AM中最耗时工序之一——去支撑。公司与初创企业Additive Automations合作，后者开发用于自动去支撑的机器人系统。

早期结果显示机器人自动化去支撑可将单件平均成本惊人降低25%。所用机器人集成力传感器，采集数据确定AM零件几何。软件随即用数字孪生技术分析数据，输出用于确定支撑结构位置以便用末端执行器工具移除。

此外，AM Flow等公司专精模块化方案，提供快速自动化AM零件识别、分拣、拾取、装袋与运输。展望未来，AM Flow欲开发自动化ID标签，为跨端到端数字化工作流的AM零件全程追踪铺路。

完全自动化AM后处理从根本改变规模化用技术时的经济性。它赋予工厂布局更高灵活性，使制造商采用此技术进行数字化、快速生产成为可能。

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4. 自动化3D打印订单处理与AM生产管理

除手动后处理直接成本外，还有隐性成本：工人报价零件与处理AM订单时间、操作员排程打印作业时间。

计算零件成本、录入电子表格、用笨重方案排程生产每天可耗费工人数小时，限制AM生产力。

随AM快速成熟，企业很快意识到需自动化AM生产管理流程以确保可规模化增长。

对更高生产效率的需求催生面向AM技术的工作流管理与制造执行软件（MES）。

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今日，增材MES与工作流软件能帮助企业通过数字化此前手动流程、自动化释放人力成本。

例如，某全球2D打印与IT公司的3D打印设施使用AMFG MES软件报价3D打印零件与管理订单。通过从电子表格转向自动化方案，该公司将报价时间减少近80%。

自动化订单处理与生产管理流程将最终帮助AM超越低批量应用工具。它将形成可规模化、集成、高性价比大规模生产基础。

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我们离全自动化AM工厂有多远？

从设计到精加工的AM流程自动化，通过减少人工成本、提升生产力，拥有巨大资本节约潜力。

如NextGenAM试点项目所示，自动化可降低生产成本高达50%。此外，自动化制造通过最小化人为错误与废品引入更多一致性。

今日市场可用自动化方案已从几年前早期项目与试点显著进化。

为充分受益于AM自动化，企业需今天开始转型，以便更快将经验转化为竞争优势。

如同许多技术变革，早期行动者与愿押注AM自动化的风险承担者将收获数字制造未来的红利。

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