•    發佈時間：2024/01/25
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【概要描述】 品質是3D列印的最終前沿。工業應用的批量生產需要一種能夠可靠地提供品質一致的零件的製造方法，但到目前為止，這一目標還沒有達到增材製造。就目前而言，如果要列印工業元件，經過特定培訓的工程師需要在構建期間和之後監控、分析和糾正錯誤。不是一種可擴展的操作方式。

 

增材製造工作流程需要變得更易於管理，並提供一致、易於認證的產品，無論實施該工作流程的工廠或員工如何。今年，貝克休斯和奧克頓朝著這個方向邁出了重要的一步，為可變電阻微調 （VRT） 元件的批量生產奠定了端到端工藝的基礎。

 

該工作流程具有全數位化框架，包括類比和實時過程監控工具，以及基於人工智慧的數據準備和異常分析。它建立了一個端到端的流程，可以最大限度地減少現場故障，提高可重複性，並在出現問題時將責任分配給正確的參與者。



圖 1：使用此工作流程製造的 VRT 元件的 3D 表示

 

它是如何完成的

 

需要幾個步驟來創建一個端到端的自主流程來列印VRT元件。

 

首先，有必要設置製造商車間的數位副本。在VRT案例中，使用Oqton Manufacturing OS。每台印表機都有其數位版本，其中包含基本狀態資訊，組織成員被分配角色，並定義了材料、供應商、客戶、加工和後處理活動。每個訂單都是虛擬提交的。

 

接下來是第一篇文章的構建準備和確保品質的第一步。材料、機器和工藝參數、切片和剖面線策略、方向、半自動和參數化支撐策略、基於仿真的校正以及其他參數一起選擇。構建和熱模擬在品質方面起著特別重要的作用，因為它們使我們能夠識別潛在的裂紋、重塗機碰撞、過熱、收縮線等。零件具有其唯一的ID，相關文件、元數據和模擬摘要將上傳到製造作業系統。



圖 2：Oqton Manufacturing OS 使增材製造組織能夠創建車間的數位副本

 

我們現在擁有列印所需的所有元素。該工作流程包括對印刷的原位監控。印表機通過具有足夠計算能力的工業計算機連接到製造作業系統。分析物聯網數據的過程偏差，並使用人工智慧模型對圖像進行異常檢測。如果出現問題，操作員會通過電子郵件或直接在雲儀錶板上收到警報。在列印結束時，他們會得到一份緊湊的摘要報告。

 

然後檢查第一件物品。對零件的異常情況進行徹底分析，包括其尺寸、位置的關鍵性以及與模擬數據和掃描路徑等的相關性。這提供了有關質量的見解，並揭示了問題的可能根本原因。根據結果，工程師可以決定是將零件送入生產、報廢還是送去進行進一步的無損檢測。所有分析的結果共同構成了一個完整的數據集，用於在工業規模上複製零件的品質保證比較。

 

使用此工作流程生成和跟蹤的數據有助於確保任何獨立合格生產網站的質量始終如一。製造商通常擁有多個設施，甚至分包製造，因此無論生產地點如何，他們都需要確保其零件始終相同。通過該解決方案，所有工廠都將收到VRT的生產訂單和有關所需品質規格的報告。

 

端到端製造過程的完整數據集被記錄並包含在質量報告中，符合行業最嚴格的可追溯性要求。在審計或事件根本原因分析的情況下，可按需提供。

 

技術先決條件

 

一些技術要求支撐著這種端到端的增材生產解決方案。這裡只是一些最重要的。

 

首先，您需要一流的基於物理的計算技術。端到端方法利用速度極快的 GPU 原生體素有限元求解器，該求解器具有自動網格劃分功能，專注於預測某些異常、過熱和預變形計算。

 

用於異常分割和聚合的 AI 模型發揮著重要作用。該解決方案中使用的模型在海量數據上進行了訓練，以實現具有體積聚合的自動圖像分類和分割。

 

3D列印的一個主要障礙是，從感測器和物聯網數據類型到通信協定等，各個方面都缺乏標準化。我們決定只使用幾乎每台印表機通用的感測器數據——氧氣水準、壓力、溫度——以及來自標準相機的光學圖像。

 

其他應用程式如何受益？

 

端到端品質工作流程的開發是為了實現VRT元件的串行列印，但製造商也可以從將相同的程式應用於其他部件中獲益。貝克休斯正在為許多其他關鍵部件實施該流程，這些部件將在序列化生產中生產。

 

該工作流程還有助於在出現問題時確定製造過程的確切階段。最近，Oqton 用它來證明元件上出現的裂紋不是在列印過程中引起的，而是在後處理過程中引起的，從而節省了構建準備修改的時間。

 

在高度監管的行業中，關鍵部件的責任是新技術實施的重大障礙，這一過程通過正確記錄和分配潛在責任來幫助解決這一差距。如果操作失敗，包括增材製造元件，則會引發有關問題根本原因以及增材製造部件是否是問題根源的問題。該工作流程允許製造商跟蹤生產過程的每個步驟，並提供易於閱讀和快速的報告，從而輕鬆快速地確定生產過程中發生的偏差以及它們是否導致了故障。

 

此外，此工作流程有助於防止代價高昂的錯誤。如今，製造商正在列印大型零件。此類作品的材料、機器和操作時間都很昂貴，因此列印失敗會帶來巨大的損失。在異常開始時停止列印可以防止這種情況發生。

 

為VRT元件開發的端到端方法對金屬增材製造具有重大意義。這些是增材製造工作流程的堅實基礎，可用於製造工業零件。這是增材製造技術向成熟製造技術演進的新階段的開始。

 



 

圖 3：簡化工業增材製造需要能夠跟蹤零件品質並評估構建性能的軟體

 

Oqton， Inc. 首席執行官 Ben Schrawowen 將參加即將於 2024 年 2 月 6 日至 8 日在紐約舉行的增材製造戰略商業峰會。Schrauwen 將在題為「小組討論 2：增材製造工作流程軟體」的小組討論中發言。