近年來(lái),“工業(yè)4.0”、“中國(guó)制造2025”概念逐漸進(jìn)入人們的視野,傳統(tǒng)制造業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型成為備受關(guān)注的焦點(diǎn),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(duì)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(shí)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(dòng)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(gè)主要體系(來(lái)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(shù)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(duì)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(duì)主要的增材成形原理進(jìn)行了綜合抽象,形成了SLX、FFF、MJET、PSL四大實(shí)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(tái)。

APRO通用控制平臺(tái)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(shí)施,網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)架構(gòu)專注于構(gòu)建機(jī)器運(yùn)行邏輯、人/機(jī)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(jī)特性的通用控制平臺(tái),使得安世亞太可將材料體系與四大實(shí)體建造體系充分交叉,快速推進(jìn)了一批增材裝備研發(fā)項(xiàng)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(tái)采用硬件/算法雙重分布式架構(gòu)(來(lái)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(jià)值需求(結(jié)構(gòu)化知識(shí)體系),助力高效基礎(chǔ)研究和技術(shù)積累,推動(dòng)技術(shù)組件高效復(fù)用;更為重要的是深化了對(duì)增材制造技術(shù)要素的理解,即材料(實(shí)體)→成形方法(虛擬知識(shí))→控制與機(jī)構(gòu)(實(shí)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(guò)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?jī)r(jià)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(lái)者們的工作又會(huì)反哺這種前者的貢獻(xiàn),甚至先行者和后來(lái)者的身份也會(huì)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(tái),就是安世亞太所建立技術(shù)貨架,其內(nèi)部?jī)r(jià)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(duì)建造過(guò)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(guò)將更高密度的設(shè)計(jì)信息賦值到物質(zhì)對(duì)象上,以獲得制品性能的升級(jí),APRO通用控制平臺(tái)在設(shè)計(jì)之初就瞄準(zhǔn)提供強(qiáng)大、穩(wěn)定的信息存儲(chǔ)、運(yùn)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(yùn)動(dòng)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(jìn)化出了敏捷-agile、精密-precise、魯棒-robust、優(yōu)化-optimized等四個(gè)基本基因。

敏捷-agile基因使得3D打印設(shè)備制造商無(wú)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(shí)現(xiàn)3D打印控制器的搭建與部署;敏捷還體現(xiàn)在APRO運(yùn)動(dòng)控制模塊優(yōu)異的動(dòng)態(tài)性能,以及實(shí)時(shí)軌跡解壓縮、運(yùn)動(dòng)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(qiáng)大的邊緣計(jì)算與信息處理能力,例如APRO運(yùn)動(dòng)控制模塊(運(yùn)動(dòng)控制器、掃描控制器、微噴控制器等)普遍采用硬件處理機(jī)制,即通過(guò)專享IP核/硬件處理線程、去操作系統(tǒng)化的Bare-chip運(yùn)行機(jī)制、以及雙精度浮點(diǎn)處理器/超高位寬定點(diǎn)處理器,實(shí)現(xiàn)3D打印建造過(guò)程運(yùn)動(dòng)對(duì)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(qiáng)健的電路設(shè)計(jì)、以及分布式運(yùn)算控制模式上,實(shí)時(shí)控制任務(wù)不依托于人/機(jī)UI主機(jī),而通過(guò)各網(wǎng)絡(luò)模塊獨(dú)立/協(xié)作完成,單一模塊功能異常不會(huì)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(kù)。APRO硬件模塊提供了ARM單片機(jī)、DSP、FPGA SoC三種平臺(tái)方案,可滿足3D打印設(shè)備制造商對(duì)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(lái)源:安世亞太增材科技)

需要特別強(qiáng)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(kāi)發(fā)函數(shù),以及自主設(shè)計(jì)的高級(jí)腳本語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境。用戶可開(kāi)發(fā)自定義功能的APP以重新組織3D打印機(jī)硬件資源。簡(jiǎn)而言之,APRO_OS賦予了3D打印機(jī)另一大屬性,即腳本語(yǔ)言支持下的過(guò)程與工藝開(kāi)源,使得3D打印機(jī)完全工具化(既可作為輸出實(shí)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(yàn)工具)。

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