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西门子助力增材制造加速绿色发展

国际金属加工网 2022年12月15日

·材制造设计的高自由度,助力汽车行业在夹具生产过程中减少了80%的碳足迹 

·通过数字孪生优化生产过程,减少生产过程的碳排放

·通过去中心化生产,减少仓储和运输过程中的碳排放

·使用可生物降解材料进行3D打印,减少污染

西门子携增材制造可持续发展解决方案亮相2022 Formnext增材制造国际贸易展览会。通过多个应用案例,西门子全方位展示了如何在产品全生命周期践行可持续发展理念,实现资源节约、减少生产过程中的碳足迹,助力实现全球气候治理目标。

夹具增材制造绿色解决方案

西门子应用于汽车行业的夹具解决方案,充分展示了优化设计在实现绿色增材制造过程中发挥的重要作用。在该案例中,通过使用面向增材制造行业的NX软件平台,西门子建立起一条无缝的数字流程链,通过拓扑优化找到最佳设计,然后使用有限元法(FEM)模拟进行测试。通过优化设计,夹具的总质量减少了64%,大幅减少了所需的制造材料。西门子“Teamcenter产品成本管理解决方案”及“产品碳足迹计算器”功能还能够针对生产成本和碳足迹进行优化。本案例最初拟打造一个由660多个零件组装而成,重达58公斤的夹具。最终成品不仅重量大幅下降,灵活的设计还降低了装配的复杂性,节约了80%的装配时间。与传统设计方式相比,采用增材设计使该案例中生产成本降低73%,碳足迹减少82%。夹具重量减轻后,使用体量较小的机器人便可对其进行操控,每年可进一步节省54%的能源消耗。

通过数字化转型优化能源消耗,实现更高效的生产 

西门子与GENRA在增材制造领域达成合作。GENERA采用了西门子艾闻达的“增材制造数字工厂规划工具包”,利用数字光处理对插头连接器的产业化生产进行模拟。通过建立生产过程的数字孪生,在不影响系统正常运行的情况下,对3D打印机在不同机器状态下的能耗进行精确、透明的分析。得益于更有效的能源管理,生产各组件时,基于打印机利用率的不同,可减少25%到30%的能源消耗。 

开发环保材料

西门子还展示了其针对建筑和基础设施建设行业打造的3D打印环保材料,该材料能够实现生物降解,为行业的可持续发展提供了巨大潜力。

增材制造机器制造商CEAD和荷兰复合材料专家Poly Products 共同开发了3D打印的亚麻港口护舷。港口护舷在船舶停靠岸边时可提供缓冲,使得岸壁不会对船舶外壁带来重装损伤。港口护舷通常由塑料制成,日常磨损会导致有害塑料流入海洋。通过3D打印生产的亚麻护舷与传统护舷一样坚固,但生产过程中产生的碳足迹更少,且100%可生物降解,对环境更加友好。生产该材料的3D打印机配备了西门子Sinumerik 840D sl控制系统,能够实现对机器人复杂运动的精准控制,保证材料应用和组件铣削准确无误。

建立增材制造网络,减少生产过程中产生的碳足迹

增材制造正在推动制造业朝着“去中心化”的方向发展,现有的高成本实体库存将转变为数字仓库,实现就近生产。这样既可以提升供应链弹性,又能够降低库存成本,还能够减少运输过程中的二氧化碳排放。西门子增材制造数字化解决方案将支持各组织机构对数字资产进行构建和认证,并整合到一个统一的“库”中,让用户能够根据需求一键下单。西门子增材制造网络可以根据用户制造需求找到相匹配的生产地,大幅提升响应速度和各生产地的设备利用率。这种模式能够有效避免不必要的停机,并优化3D打印机预热和冷却所消耗的能量。西门子增材制造网络还支持企业基于数字化平台进行交流沟通,从而优化配置生产设施,高效响应生产需求。

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