近年來,“工業(yè)4.0”、“中國制造2025”概念逐漸進入人們的視野,傳統(tǒng)制造業(yè)升級轉(zhuǎn)型成為備受關(guān)注的焦點,作為加速制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)之一,增材技術(shù)也逐漸在全球大放異彩。
作為增材行業(yè)的新興參與者和技術(shù)主導(dǎo)型公司,安世亞太基于對增材技術(shù)的理解,建立了以增材思維為核心的結(jié)構(gòu)化知識體系,即技術(shù)貨架,意在助力高效基礎(chǔ)研究和技術(shù)積累,推動技術(shù)組件高效復(fù)用。
將增材行業(yè)技術(shù)邏輯抽象為材料與控制系統(tǒng)兩個主要體系(來源:安世亞太增材科技)
在建立增材材料體系方面,安世亞太自研材料采用了金屬材料、樹脂材料、陶瓷材料、建筑材料及其它的分類體系,這種分類體系綜合考慮了素材類別、常態(tài)性狀以及適用成形方法;對于合作/外協(xié)材料采用了金屬類、高分子、生物材料的分類體系。
在建設(shè)增材控制系統(tǒng)方面,安世亞太對主要的增材成形原理進行了綜合抽象,形成了SLX、FFF、MJET、PSL四大實體建造體系,涵蓋SLM、SLS、SLA、LCD等多種工藝技術(shù),并分析了每種建造體系的執(zhí)行、控制需求,綜合提出了基于專用執(zhí)行模塊、通用IO模塊、傳感模塊,以及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)架構(gòu)的APRO通用控制平臺。
APRO通用控制平臺采用硬件/算法雙重分布式架構(gòu),即專用/通用IO與控制算法均在模塊前端實施,網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)架構(gòu)專注于構(gòu)建機器運行邏輯、人/機控制界面。這種具有快速重構(gòu)、模塊復(fù)用,以及輕量化主機特性的通用控制平臺,使得安世亞太可將材料體系與四大實體建造體系充分交叉,快速推進了一批增材裝備研發(fā)項目,形成了橫跨多種材料種類、形態(tài)、尺度以及建造體系的增材裝備。
APRO通用控制平臺采用硬件/算法雙重分布式架構(gòu)(來源:安世亞太增材科技)
技術(shù)貨架的建立不僅體現(xiàn)了安世亞太內(nèi)部的價值需求(結(jié)構(gòu)化知識體系),助力高效基礎(chǔ)研究和技術(shù)積累,推動技術(shù)組件高效復(fù)用;更為重要的是深化了對增材制造技術(shù)要素的理解,即材料(實體)→成形方法(虛擬知識)→控制與機構(gòu)(實體)的路徑。
相比傳統(tǒng)制造,增材制造行業(yè)目前仍處于發(fā)展初期,在逐步走向成熟的過程中,需要先行者勇于承擔(dān)責(zé)任和義務(wù),將企業(yè)內(nèi)部價值以雙贏的方式向行業(yè)發(fā)布,助力更多的群體在自己的基礎(chǔ)上工作,而后來者們的工作又會反哺這種前者的貢獻,甚至先行者和后來者的身份也會發(fā)生周期性輪轉(zhuǎn),從而形成良性的、可持續(xù)的、有持久生命力的行業(yè)發(fā)展模式。
站在這樣的視角上,APRO通用控制平臺,就是安世亞太所建立技術(shù)貨架,其內(nèi)部價值輻射到行業(yè)的外在體現(xiàn)之一。
立足SLX、FFF、MJET、PSL四大體系對建造過程的控制需求,以及增材制造區(qū)別于傳統(tǒng)制造的本質(zhì)特性,即通過將更高密度的設(shè)計信息賦值到物質(zhì)對象上,以獲得制品性能的升級,APRO通用控制平臺在設(shè)計之初就瞄準提供強大、穩(wěn)定的信息存儲、運算及輸出能力;適應(yīng)靈活多變的3D打印形式;兼顧多種形式的高速運動控制任務(wù);具備種類齊備的傳感系統(tǒng)等核心需求。為此,APRO控制系統(tǒng)進化出了敏捷-agile、精密-precise、魯棒-robust、優(yōu)化-optimized等四個基本基因。
敏捷-agile基因使得3D打印設(shè)備制造商無需修改設(shè)備操作系統(tǒng)內(nèi)核,而只需按需選擇網(wǎng)絡(luò)模塊,即可快速實現(xiàn)3D打印控制器的搭建與部署;敏捷還體現(xiàn)在APRO運動控制模塊優(yōu)異的動態(tài)性能,以及實時軌跡解壓縮、運動路徑規(guī)劃、畸變矯正等復(fù)雜處理能力。
精密-precise基因使得APRO模塊具有強大的邊緣計算與信息處理能力,例如APRO運動控制模塊(運動控制器、掃描控制器、微噴控制器等)普遍采用硬件處理機制,即通過專享IP核/硬件處理線程、去操作系統(tǒng)化的Bare-chip運行機制、以及雙精度浮點處理器/超高位寬定點處理器,實現(xiàn)3D打印建造過程運動對空間與物質(zhì)的高速選擇控制。
魯棒-robust基因體現(xiàn)在分布式硬件、強健的電路設(shè)計、以及分布式運算控制模式上,實時控制任務(wù)不依托于人/機UI主機,而通過各網(wǎng)絡(luò)模塊獨立/協(xié)作完成,單一模塊功能異常不會導(dǎo)致APRO系統(tǒng)功能奔潰。
優(yōu)化-optimized基因體現(xiàn)于高速/靈活的組網(wǎng)形態(tài),以及可供用戶選擇的豐富網(wǎng)絡(luò)模塊產(chǎn)品庫。APRO硬件模塊提供了ARM單片機、DSP、FPGA SoC三種平臺方案,可滿足3D打印設(shè)備制造商對控制系統(tǒng)低成本、高性能等多元化需求。
全數(shù)字處理信息流(來源:安世亞太增材科技)
需要特別強調(diào)的是,與APRO系統(tǒng)配套的“APRO_OS”設(shè)備控制軟件,基于通用操作系統(tǒng)規(guī)范,提供了各網(wǎng)絡(luò)模塊的應(yīng)用開發(fā)函數(shù),以及自主設(shè)計的高級腳本語言開發(fā)環(huán)境。用戶可開發(fā)自定義功能的APP以重新組織3D打印機硬件資源。簡而言之,APRO_OS賦予了3D打印機另一大屬性,即腳本語言支持下的過程與工藝開源,使得3D打印機完全工具化(既可作為輸出實體制品的生產(chǎn)工具,也可作為研發(fā)材料/工藝的可編程試驗工具)。
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