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　　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)http://www.huomi360.cn/far/ ，可以簡稱AR，它通過電腦技術(shù)，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到了同一個(gè)畫面或空間同時(shí)存在，用戶可以主動(dòng)參與，帶來更好的交互性。 　　AR技術(shù)原理 　　通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的信息增加用戶對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的感知，將虛擬的內(nèi)容應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)世界中，并將計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體、場景、數(shù)字內(nèi)容疊加到真實(shí)世界中，達(dá)到對(duì)象現(xiàn)實(shí)的增強(qiáng)的效果。 　　 [圖片] 　　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)三個(gè)組件 　　1.顯示器 　　2.跟蹤系統(tǒng) 　　3.移動(dòng)計(jì)算能力 　　 [圖片] 　　AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)優(yōu)勢(shì) 　　1、AR技術(shù)成本不高昂。一套完整的VR設(shè)備接近十萬元美金，而已一個(gè)簡單的AR設(shè)備就一部手機(jī)而已。 　　2、AR技術(shù)運(yùn)用范圍廣闊。軍事、銷售、娛樂、教育、技術(shù)、傳媒、旅游、醫(yī)療等八個(gè)領(lǐng)域，都是AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的發(fā)展方向。 　　3、AR技術(shù)為商業(yè)提供便捷的銷售方式。可口可樂、星巴克、宜家等商家以AR技術(shù)做出一系列具有互動(dòng)性的廣告并拉近消費(fèi)者的距離，AR技術(shù)將創(chuàng)新傳統(tǒng)廣告行業(yè)。

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英國劍橋大學(xué)的科學(xué)家研發(fā)出一種3D打印機(jī)械手，可以在鋼琴上彈奏簡單的曲子。只需移動(dòng)手腕，機(jī)器人手就可以在鋼琴上彈奏簡單的樂句。科學(xué)家表示，3D打印機(jī)器人展示了人類手部的機(jī)械結(jié)構(gòu)是多么復(fù)雜，以及復(fù)制它是多么具有挑戰(zhàn)性。 [圖片] 機(jī)器人手是由3D打印軟硬材料結(jié)合在一起制成的，可以復(fù)制人手的所有骨骼和韌帶，但不能復(fù)制肌肉或肌腱。研究人員發(fā)現(xiàn)，令人驚訝的是，依靠手的機(jī)械設(shè)計(jì)，仍然可以實(shí)現(xiàn)大范圍的運(yùn)動(dòng)。 手不能獨(dú)立移動(dòng)手指，但可以通過移動(dòng)手腕來演奏簡單的音樂短語來模仿不同風(fēng)格的鋼琴演奏——這就是所謂的“被動(dòng)”運(yùn)動(dòng)。 劍橋大學(xué)工程系的喬西休斯(Josie Hughes)是這篇論文的第一作者，她說:“我們可以利用被動(dòng)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的廣泛運(yùn)動(dòng)，比如走路、游泳或飛行。”“智能機(jī)械設(shè)計(jì)使我們能夠以最小的控制成本實(shí)現(xiàn)最大的運(yùn)動(dòng)范圍：我們想看看僅憑力學(xué)就能實(shí)現(xiàn)多大的運(yùn)動(dòng)。” [圖片] 這只3D打印的機(jī)械手被“教授”演奏一些帶有短音(斷奏)或流暢音(連奏)的音樂短語，演奏莫扎特(Mozart)、斯卡拉蒂(Scarlatti)和格什溫(Gershwin)等作曲家的作品，以及包括《鈴兒響叮當(dāng)》(Jingle Bells)在內(nèi)的季節(jié)性歌曲。 休斯說：“這只是目前的基本情況，但即使是這種單一的運(yùn)動(dòng)，我們?nèi)匀豢梢缘玫较喈?dāng)復(fù)雜和微妙的行為。” 在過去的幾年里，3D打印技術(shù)使得研究人員能夠增加這些被動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜性。然而，在機(jī)器人中重建人手的所有靈活性和適應(yīng)性仍然是一個(gè)巨大的研究挑戰(zhàn)。今天大多數(shù)先進(jìn)的機(jī)器人都不能勝任小孩子能輕松完成的任務(wù)。 領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的飯?zhí)镂墓炔┦空f：“這個(gè)項(xiàng)目的基本動(dòng)機(jī)是了解身體內(nèi)的智能，也就是我們機(jī)械身體中的智能。”“我們的身體由骨骼、韌帶和皮膚等智能機(jī)械設(shè)計(jì)組成，即使沒有大腦主導(dǎo)的主動(dòng)控制，這些設(shè)計(jì)也能幫助我們做出智能的行為。”通過使用最先進(jìn)的3D打印技術(shù)打印出人形的柔軟的手，我們現(xiàn)在能夠在遠(yuǎn)離主動(dòng)控制的情況下探索物理設(shè)計(jì)的重要性，這在人類鋼琴演奏者身上是不可能做到的，因?yàn)榇竽X不能像我們的機(jī)器人那樣被‘關(guān)閉’。 [圖片] “鋼琴演奏是對(duì)這些被動(dòng)系統(tǒng)的理想測試，因?yàn)樗且粋€(gè)復(fù)雜而微妙的挑戰(zhàn)，需要大量的行為來實(shí)現(xiàn)不同的演奏風(fēng)格，”休斯說。 盡管機(jī)械手有局限性，但研究人員表示，他們的方法將推動(dòng)進(jìn)一步研究骨骼動(dòng)力學(xué)的基本原理，以完成復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)任務(wù)，以及了解被動(dòng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的局限性所在。 Iida說：“這種機(jī)械設(shè)計(jì)方法可以改變我們制造機(jī)器人的方式。”“這種制造方法使我們能夠以高度可伸縮的方式設(shè)計(jì)機(jī)械智能結(jié)構(gòu)。” 休斯說：“我們可以把這項(xiàng)研究擴(kuò)展到研究如何完成更復(fù)雜的操作任務(wù)：比如開發(fā)能夠執(zhí)行醫(yī)療程序或處理易碎物品的機(jī)器人。”“這種方法還減少了控制手所需的機(jī)器學(xué)習(xí)量；通過開發(fā)內(nèi)置智能的機(jī)械系統(tǒng)，機(jī)器人更容易學(xué)會(huì)控制。 該項(xiàng)目的研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)機(jī)器人》雜志上。

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賓州州立大學(xué)的最新進(jìn)展允許3D打印的多孔組織。制造活組織的最大障礙之一是復(fù)制血管和多孔紋理。 3D打印非常適合創(chuàng)建那些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槎喾N材料可以混合或定位在特定的幾何形狀中，甚至在物體的內(nèi)部。盡管如此，即使使用3D打印，仍然存在障礙，其中之一就是尺寸。 [圖片] 賓夕法尼亞州立大學(xué)工程科學(xué)與力學(xué)副教授Ibrahim Ozbolat解釋說：“組織制造的一個(gè)問題是我們不能讓它們變大。如果營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣無法進(jìn)入，細(xì)胞會(huì)死亡。”由于創(chuàng)造血管的科學(xué)仍處于初期階段，大多數(shù)制造的組織保持足夠小，研究人員可以在需要的地方手動(dòng)提供營養(yǎng)。如果一塊組織體積很大，很難將營養(yǎng)物質(zhì)輸送到組織的核心。 如果研究人員正在研究干細(xì)胞，同樣的問題會(huì)阻止內(nèi)部細(xì)胞暴露于觸發(fā)分化為所需細(xì)胞類型的化合物。多孔結(jié)構(gòu)將模擬血管的工作，允許氧氣，營養(yǎng)物和其他相關(guān)化合物在整個(gè)組織中循環(huán)，因此研究人員開發(fā)了來自海藻的人類脂肪和海藻酸鈉成孢素的干細(xì)胞混合物，海藻酸鈉在組織中形成微小顆粒，在3D打印后溶解，留下組織中的小孔。 使用該方法，可以組合由未分化細(xì)胞組成的3D打印組織鏈以形成貼片，然后可以將其分化成特定細(xì)胞，如研究中測試的骨和軟骨。多孔結(jié)構(gòu)成功地將分化觸發(fā)劑遞送至所有干細(xì)胞并且維持孔連通性為85％，持續(xù)三周。 該方法可以改善各種醫(yī)學(xué)治療。 “這些貼片可以植入骨骼或軟骨中，取決于它們是哪種細(xì)胞，”O(jiān)zbolat說。 “它們可用于骨關(guān)節(jié)炎，整形手術(shù)的貼片，如鼻中隔的軟骨，膝關(guān)節(jié)修復(fù)和其他骨或軟骨缺損。” 研究人員正在努力將該技術(shù)應(yīng)用于其他組織類型，如肌肉和脂肪。多年以后，該技術(shù)的5.0版本將用于通過3D打印功能性肌肉來治愈事故受害者和殘疾人，甚至可能比天生的更好。

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《光環(huán)》系列開發(fā)商343工作室近日宣布將與非營利組織Limbitless Solutions合作，推出一款《光環(huán)》主題3D打印義肢，以期幫助那些“和士官長一樣總能克服挫折的年輕英雄們”。 [圖片] 根據(jù)介紹，Limbitless Solutions是一家在美國成立的非營利組織，它專為殘疾兒童提供價(jià)格合理的個(gè)性化仿生學(xué)義肢。 [圖片] 本次343工作室與該組織合作，仿照士官長MK.VI戰(zhàn)甲的風(fēng)格制作了一款義肢，該工作室還將于2019年新增另外兩款不同風(fēng)格的義肢產(chǎn)品。 [圖片] 這款義肢靈感來源于多人模式的“雷神之錘”裝甲，將于明年推出。

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畢業(yè)于耶路撒冷比撒列藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院(Bezalel Academy of Arts and design)時(shí)裝設(shè)計(jì)專業(yè)的加尼特?戈?duì)柎奶?Ganit Goldstein)與3D打印制造商Stratasys合作，推出了一系列獨(dú)特的3D打印編織鞋。在2018年12月17日于舊金山亞洲藝術(shù)博物館(San Francisco Asian Art museum)舉行的“時(shí)尚藝術(shù)基金會(huì)”(Art of Fashion Foundation) 2018年時(shí)裝秀上，戈?duì)柎奶沟摹癇etween the Layers”畢業(yè)設(shè)計(jì)系列亮相。 [圖片] 戈?duì)柎奶箘?chuàng)作“Between the Layers”系列的靈感來自她在日本的經(jīng)歷，她在東京藝術(shù)大學(xué)(Tokyo University of the Arts)學(xué)習(xí)了一種名為“IKAT編織”的傳統(tǒng)編織技術(shù)。返回以色列后，她開始使用原Prusa i3 Mk3 3D打印機(jī)開發(fā)編織工藝。此后，戈德斯坦在過去幾年里與Stratasys密切合作，使用Stratasys Connex3彩色多材料3D打印機(jī)制作了三套鞋。“IKAT編織”和3D打印的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了真正復(fù)雜的定制設(shè)計(jì)。 [圖片] 戈?duì)柎奶拐f:“Stratasys公司的先進(jìn)3D打印技術(shù)為我的設(shè)計(jì)打開了無盡的可能性，使我能夠在體素水平上打印出色彩鮮艷的任何設(shè)計(jì)和一系列材料，所有這些都是一次成型。”“這種能夠控制任何圖案的任何體素的能力，使我能夠毫無邊界地設(shè)計(jì)，并將3D打印與傳統(tǒng)編織技術(shù)結(jié)合起來，創(chuàng)造出超寫實(shí)的鞋子。”對(duì)于有抱負(fù)的設(shè)計(jì)師來說，將尖端技術(shù)與傳統(tǒng)工藝融合在一起的能力是非常令人興奮的，它開啟了設(shè)計(jì)的自由，不受過去經(jīng)驗(yàn)的限制。 [圖片] "對(duì)我來說，做好設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是首先要了解傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和基礎(chǔ)，然后探索如何用新技術(shù)提升傳統(tǒng)方法的精髓。3D打印不僅加速了設(shè)計(jì)過程，降低了生產(chǎn)成本，還為設(shè)計(jì)師提供了完全的設(shè)計(jì)自由。"Goldstein解釋道。 [圖片] Stratasys藝術(shù)、設(shè)計(jì)和時(shí)尚創(chuàng)意總監(jiān)內(nèi)奧米?坎普弗爾(Naomi Kaempfer)表示：“我們看到，時(shí)裝業(yè)對(duì)3D打印提供的定制化的巨大機(jī)遇非常感興趣。”“我們鼓勵(lì)設(shè)計(jì)師享受和利用這項(xiàng)技術(shù)所提供的可能性，快速、經(jīng)濟(jì)、高效地創(chuàng)造出前衛(wèi)、個(gè)性化的設(shè)計(jì)，而不受傳統(tǒng)設(shè)計(jì)界限的限制。” [圖片] 2019年3月13日至17日在德國慕尼黑舉行的國際技術(shù)貿(mào)易博覽會(huì)(International Trade Fair for The technical Trades)上，作為2019年“TALENTE”國際競賽的一部分，第一套3D打印編織鞋也將亮相。

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12月11日上午，BHGE檢測科技產(chǎn)品線中國首家客戶解決方案中心（CSC）在廣東東莞宏遠(yuǎn)新智匯園區(qū)2號(hào)樓正式裝修開工，預(yù)計(jì)將于明年4月竣工開業(yè)。未來該中心將為中國及亞太區(qū)客戶展示業(yè)界領(lǐng)先的無損檢測解決方案，并提供無損檢測技術(shù)服務(wù)和應(yīng)用培訓(xùn)，幫助客戶提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品安全。 隨著先進(jìn)制造技術(shù)、增材制造、新能源汽車和電子芯片產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，生產(chǎn)廠家對(duì)各種零部件的質(zhì)量檢測、分析和相關(guān)生產(chǎn)工藝改進(jìn)的需求日益提高。客戶對(duì)X射線自動(dòng)化檢測技術(shù)和高端設(shè)備的需求日益旺盛，特別是高精度、納米級(jí)尺寸、自動(dòng)化圖像識(shí)別等先進(jìn)功能的產(chǎn)品。為了順應(yīng)這一趨勢(shì)更精準(zhǔn)的服務(wù)客戶，作為擁有全球領(lǐng)先的無損探傷技術(shù)和產(chǎn)品的BHGE將通過建立客戶解決方案中心（CSC）的形式，面向航空、汽車、電子、新材料、新能源等行業(yè)的客戶開展檢測服務(wù)，并展示先進(jìn)的產(chǎn)品和技術(shù)。 繼今年5月在美國辛辛那提成立BHGE規(guī)模最大的檢測科技客戶解決方案中心（CSC）以來，BHGE將陸續(xù)在美國、亞洲和歐洲布局更多的客戶解決方案中心（CSC），為客戶提供更貼心的服務(wù)。此次落戶東莞的客戶解決方案中心（CSC）就是BHGE檢測科技在中國布局的首家體驗(yàn)中心，該中心將會(huì)配置近10臺(tái)最先進(jìn)的高端射線檢測設(shè)備，并配備專家團(tuán)隊(duì)提供專業(yè)的技術(shù)服務(wù)，助力華南乃至中國企業(yè)的快速發(fā)展。 [圖片]

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在蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH Zurich)和麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員的共同努力下，一種材料被3D打印出來，其剛度明顯接近物理定律所允許的剛度重量比的理論最大值。任何給定材料中最堅(jiān)硬的格式是完全固體的格式，但這也是該材料最重的格式，通常對(duì)于預(yù)期的應(yīng)用程序來說太重了(而且很浪費(fèi))。以飛機(jī)為例：它們的框架必須是剛性的，這樣飛機(jī)才不會(huì)被輕微的氣流壓垮，但如果用實(shí)心鋼建造框架，飛機(jī)就會(huì)重得飛不起來。 [圖片] 相反，工程師們使用幾何圖形從最少的材料中提取出最多的剛度：拱、桁架和梁都是將材料排列成最堅(jiān)硬的幾何形狀的施工方法，以便在保持足夠的剛度完成特定任務(wù)的同時(shí)最小化材料的使用和體積。 但蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH Zurich)材料計(jì)算建模教授德克莫爾(Dirk Mohr)知道，還有更堅(jiān)固的幾何結(jié)構(gòu)可用，他解釋說，“桁架原理非常古老；長期以來，它被用于半木結(jié)構(gòu)房屋、鋼橋和鐵塔，如埃菲爾鐵塔。我們可以透過桁架格看到它們，所以它們通常被認(rèn)為是理想的輕量結(jié)構(gòu)。然而，利用計(jì)算機(jī)計(jì)算、理論和實(shí)驗(yàn)測量，我們現(xiàn)在已經(jīng)建立了一個(gè)新的板格結(jié)構(gòu)家族，它比同樣重量和體積的桁架結(jié)構(gòu)要堅(jiān)固三倍。 板格不僅以剛度(彈性變形阻力的測量)打破記錄，而且以強(qiáng)度(不可逆變形阻力的測量)打破記錄。與大多數(shù)施工方法不同的是，剛度和強(qiáng)度在所有三個(gè)維度上都是相等的。但對(duì)于埃菲爾鐵塔來說，這就不能這么說了，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)主要是為了抵抗向下的力，或重力。幾乎不需要側(cè)向力就能把塔撞翻，好在金剛不存在，無法驗(yàn)證這一理論。 這些晶格結(jié)構(gòu)是用計(jì)算機(jī)模型設(shè)計(jì)的，這些模型可以實(shí)時(shí)計(jì)算它們的力學(xué)性能。然后他們被3D打印在微米尺度上進(jìn)行測試。莫爾指出，強(qiáng)度增加將適用于所有材料和所有規(guī)模。他說：“輕型建筑目前的成本限制了它在飛機(jī)制造和空間應(yīng)用方面的實(shí)際用途，因此它也可以被廣泛應(yīng)用于重量起作用的各種應(yīng)用。” 從摩天大樓到醫(yī)療植入物再到汽車零部件，這些3D打印的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)可以讓它們變得更輕更結(jié)實(shí)。莫爾說:“當(dāng)時(shí)機(jī)成熟時(shí)，只要輕質(zhì)材料大規(guī)模生產(chǎn)出來，這些周期性的板格就會(huì)成為設(shè)計(jì)的首選。”

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比例不是3D打印的限制。有工廠大小的3D打印機(jī)也有3D打印機(jī)可以打印納米級(jí)3D幾何形狀。近日，麻省理工學(xué)院在納米3D打印方面取得最新突破，其中固體導(dǎo)電材料和生物分子的凝膠支架通過酸性脫水收縮，它和“收縮丁克”完全一樣。 [圖片] 變小的最大問題之一是保持精度和準(zhǔn)確性，功能越小，將物體物理操縱到預(yù)定位置和方向就越困難。材料科學(xué)揭示了各種材料，當(dāng)脫水時(shí)，它們具有非常明確和可預(yù)測的收縮性，例如麻省理工學(xué)院研究人員使用的水凝膠。當(dāng)脫水時(shí)，它們的水凝膠在每個(gè)維度上收縮十倍，導(dǎo)致體積收縮1000倍并且將物體的分辨率降低到50納米的納米級(jí)。 “這是將幾乎任何一種材料都放入具有納米級(jí)精度的3D圖案中的一種方式。”麻省理工學(xué)院神經(jīng)技術(shù)教授Y. Eva Tan說。他們稱他們的過程為“內(nèi)爆制造”（ImpFab）。它涉及使用激光在光學(xué)支架中光學(xué)定位3D銀納米結(jié)構(gòu)或其他材料。 “你可以用光線將錨固件連接到你想要的位置，以后你可以將任何你想要的東西連接到錨固件上，它可能是一個(gè)量子點(diǎn)，它可能是一塊DNA，它還可能是一個(gè)金納米粒子。”然后將支架暴露在酸中，使凝膠脫水成1立方毫米固體。插入物體的定位和定向被精確保留。 該方法是從擴(kuò)展顯微鏡發(fā)展而來的，擴(kuò)展顯微鏡是一種用于腦組織成像的技術(shù)，其中組織嵌入水凝膠中然后擴(kuò)展，在常規(guī)顯微鏡上提供高分辨率成像。通過這種方法發(fā)明了ImpFab。丹尼爾奧蘭是該論文的主要作者之一，他解釋說：“這有點(diǎn)像電影攝影， 通過將敏感材料暴露在凝膠中而形成的。然后，您可以通過附加另一種材料將其制作成真實(shí)圖像。通過這種方式，內(nèi)爆制造可以產(chǎn)生各種結(jié)構(gòu)，包括漸變，未連接的結(jié)構(gòu)和多材料圖案。“ 通常，技術(shù)越小（或越大），可應(yīng)用的應(yīng)用程序量就越大。研究人員期望光學(xué)和醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用前景廣闊，當(dāng)然還你可以做各種各樣的事情，納米制造可能會(huì)打開我們無法想象的技術(shù)前沿的大門。

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增材制造/3D打印是一種不同于以往的材料加工工藝，通過零件的設(shè)計(jì)優(yōu)化以及增材制造工藝，能夠創(chuàng)造出全新的結(jié)構(gòu)，甚至是實(shí)現(xiàn)以前不可能實(shí)現(xiàn)的功能。正是基于對(duì)增材制造這些優(yōu)勢(shì)的重視，西門子在柏林開設(shè)了增材制造設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室。 西門子認(rèn)為要充分利用增材制造技術(shù)，重塑設(shè)計(jì)思維是必不可少的前提，工程師們需要突破傳統(tǒng)工藝下所形成的思維，采用全新的認(rèn)知方法進(jìn)行3D打印零部件的設(shè)計(jì)。培養(yǎng)增材制造思維能力，推動(dòng)產(chǎn)品創(chuàng)新，是西門子設(shè)立增材制造設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室背后的含義。 [圖片] 圖片來源：西門子 [圖片] 協(xié)作開發(fā)創(chuàng)新零件和增材制造軟件 在西門子柏林增材制造設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室中，有一個(gè)由30人組成的專業(yè)團(tuán)隊(duì)，包括計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)專家、模擬專家和制造工藝流程專家，該團(tuán)隊(duì)利用他們的專業(yè)知識(shí)，和西門子各個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域共同研發(fā)具體項(xiàng)目。如有必要，他們可以在現(xiàn)場就給出建議，例如當(dāng)業(yè)務(wù)部門與客戶探討是否有增材制造方面的合作可能性時(shí)，專家團(tuán)隊(duì)可以在討論結(jié)束時(shí)就將零件是否適合進(jìn)行增材制造等建議反饋給客戶。 [圖片] 虛擬空間中的協(xié)同工作 在實(shí)驗(yàn)室中，有兩個(gè)工作站可供工程師設(shè)計(jì)新零件，工作站包括西門子NX 設(shè)計(jì)軟件和拓?fù)鋬?yōu)化軟件在內(nèi)的全套數(shù)字化設(shè)計(jì)解決方案。實(shí)驗(yàn)室還配有其他數(shù)字化的協(xié)作工具，例如VR眼鏡和投影墻。 [圖片] 西門子工程師討論在燃?xì)廨啓C(jī)葉片上進(jìn)行3D打印的可能性，圖片來源：西門子 產(chǎn)品開發(fā)人員可以利用這些技術(shù)在虛擬的數(shù)字化空間中探討設(shè)計(jì)方案，從各個(gè)角度查看設(shè)計(jì)的所有細(xì)節(jié)并進(jìn)行優(yōu)化。如果對(duì)設(shè)計(jì)感到滿意，就可以利用各種3D打印機(jī)將數(shù)字世界變成真實(shí)初始原型。 [圖片] 合作開發(fā)增材制造仿真技術(shù) 不過一切增材制造工作并非那么簡單，很多因素都會(huì)導(dǎo)致零件增材制造的失敗。為了減少失敗，西門子增材制造設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)人員，不僅需要與客戶共同討論材料和工藝，還與西門子數(shù)字化部門合作開發(fā)仿真工具。 [圖片] 借助XFEM分析等基礎(chǔ)技術(shù)，Simcenter 3D 的AM Process Simulation工具展示了如何通過對(duì)比制造零件與原始CAD圖（右）來確定零件預(yù)測的變形（左）。圖片來源：西門子 。 實(shí)驗(yàn)室最新開發(fā)了一個(gè)NX 模塊，名為AM Process Simulation（增材制造過程仿真）。在設(shè)計(jì)結(jié)束后，該模塊用于對(duì)增材制造過程進(jìn)行仿真模擬，提高增材制造的成功率。而如果不使用仿真技術(shù)，工程師需要使用許多不同的參數(shù)，然后測試看這些參數(shù)是否能夠制造出他們想要的最終產(chǎn)品。使用仿真技術(shù)之后，工程師就可以將更多精力放到部件功能的設(shè)計(jì)創(chuàng)新中。 [圖片] 突破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思維帶來的創(chuàng)新產(chǎn)品 西門子的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)就是設(shè)計(jì)師通過增材制造提出解決方案的一個(gè)很好的例子。 西門子設(shè)計(jì)了一款能夠燃燒氫氣的燃?xì)廨啓C(jī)，這對(duì)燃燒器頂部的設(shè)計(jì)提出了很高的要求。由于燃燒器會(huì)被加熱到更高的溫度，因此需要為其設(shè)計(jì)更有效的冷卻系統(tǒng)。西門子工程師利用粉末床金屬熔融增材制造技術(shù)，在設(shè)計(jì)時(shí)將點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)集成到燃料供給系統(tǒng)中，當(dāng)天然氣或氫氣流通過時(shí)就會(huì)帶走更多的熱量。這樣一來，燃料成為了冷卻劑，解決了燃燒器的冷卻問題。正是因?yàn)槲鏖T子的工程師們，放棄了循規(guī)蹈矩的思想模式，才可能有這樣的設(shè)計(jì)和結(jié)果。 增材制造對(duì)西門子具有重要的戰(zhàn)略意義，該技術(shù)是西門子的14個(gè)“核心技術(shù)”之一，增材制造設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室作為西門子增材制造能力的重要一環(huán)，為西門子增材制造零部件的生產(chǎn)提供支持。 [圖片] Review 面對(duì)3D打印走向產(chǎn)業(yè)化制造的趨勢(shì)，西門子正在打造一個(gè)全方位的針對(duì)3D打印的增材制造生態(tài)系統(tǒng)，在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，不僅包括增材制造設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、增材制造工廠，還包括一套無縫集成的軟件解決方案。 目前，西門子已在瑞典的Finsp?ng芬斯蓬工廠生產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)組件， 該工廠約有20臺(tái)3D打印機(jī)生產(chǎn)。西門子在英國伍斯特設(shè)立的增材制造工廠，擁有50多臺(tái)打印機(jī)，該工廠已于2018年12月開業(yè)。3D科學(xué)谷了解到，西門子還計(jì)劃在美國和中國設(shè)立增材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室。 西門子在制造領(lǐng)域的特色軟件服務(wù)產(chǎn)品包括從支持完整的加工機(jī)械和工廠自動(dòng)化的設(shè)計(jì)和工程軟件、仿真工具及配套硬件，到與基于云的開放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)MindSphere進(jìn)行互聯(lián)的設(shè)備等。 西門子軟件解決方案的一大特點(diǎn)是經(jīng)過了西門子應(yīng)用的驗(yàn)證。比如說，西門子能源部門的燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片完全采用增材制造（AM）技術(shù)獲得的成功給西門子軟件部門帶來了極大的信心。葉片被安裝在功率為13兆瓦（MW）的西門子SGT-400工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)上。渦輪葉片由高性能多晶鎳高溫合金粉末制成，這允許它們承受高壓、高溫和渦輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力。 西門子的一體化增材制造軟硬件解決方案，涵蓋增材制造增值過程的每一個(gè)階段。增材制造設(shè)備制造商和增材制造用戶借助一體化增材制造解決方案，將加快實(shí)現(xiàn)從原型設(shè)計(jì)和使用單臺(tái)機(jī)器的小規(guī)模生產(chǎn)到工業(yè)規(guī)模批量生產(chǎn)的過渡。

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德國鐵路的日常維護(hù)是令工程師非常頭疼的事情。 長達(dá)100多年的鐵路歷史使得行駛在德國鐵路網(wǎng)的列車多達(dá)100余種，種類繁多的零配件成為維修部門的沉重負(fù)擔(dān)。然而，由于種種原因，部分零配件已經(jīng)停產(chǎn)，配件供應(yīng)鏈出現(xiàn)了嚴(yán)重?cái)嗔选榱私鉀Q配件供應(yīng)的難題，德國鐵路股份公司想到了3D打印技術(shù)。 3D打印技術(shù)具備諸多傳統(tǒng)注塑無可比擬的優(yōu)勢(shì)，它無需使用任何工具或模具，便可直接將數(shù)字模型轉(zhuǎn)換為實(shí)物，可以大幅縮短工藝周期，從而降低生產(chǎn)成本，尤其適用于建模或小批量生產(chǎn)。 2015年，德國鐵路股份公司推出了覆蓋全公司的3D打印項(xiàng)目， 其中一項(xiàng)用于安裝在列車制動(dòng)器控制閥內(nèi)的膜片，厚度只有4毫米，對(duì)材料的強(qiáng)度和柔韌性要求非常高。在反復(fù)的市場篩選過程中，德國鐵路公司選中了瓦克的品牌ACEO?，他們的有機(jī)硅材料和3D打印技術(shù)非常符合膜片制品的要求。 [圖片] 采用ACEO? 3D打印工藝制造的硅橡膠膜片 ACEO? 的有機(jī)硅材料何以得到要求嚴(yán)苛的德國鐵路股份公司的青睞？有機(jī)硅又是如何跟3D打印發(fā)生關(guān)系的？ 有機(jī)硅學(xué)名叫聚二甲基硅氧烷，是一類主鏈由硅氧原子交替而成的聚合物的總稱。據(jù)瓦克化學(xué)高級(jí)技術(shù)經(jīng)理柳麗君介紹，“有機(jī)硅材料源自大自然的硅礦（砂石），與大多數(shù)源于原油的合成橡膠相比，有機(jī)硅的硅-氧鏈結(jié)構(gòu)相比碳-碳鏈具有更高的鍵能， 能耐受更高的溫度及UV輻射等環(huán)境老化。其自由旋轉(zhuǎn)的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)更可使這種材料在低至-50攝氏度環(huán)境中仍然保持柔軟的特性。此外，由于配方中沒有添加任何增塑劑，有機(jī)硅材料具有良好的食品安全性及生物相容性，可以廣泛應(yīng)用于食品接觸或醫(yī)療器械等，這也是很多合成橡膠所無法比擬的。“ 有機(jī)硅的卓越性能是得到德國鐵路股份公司認(rèn)可的很重要的前提。當(dāng)然，這還跟瓦克化學(xué)在有機(jī)硅3D打印的提前布局密不可分。 [圖片] 打造全球首家3D打印彈性體服務(wù)網(wǎng)絡(luò)商店 3D打印技術(shù)與有機(jī)硅材料結(jié)合，使得許多傳統(tǒng)注塑無法滿足的需求得以實(shí)現(xiàn)，比如在交通運(yùn)輸或機(jī)械設(shè)備等工業(yè)領(lǐng)域以及醫(yī)療領(lǐng)域，快速建模、產(chǎn)品小批量生產(chǎn)以及按需生產(chǎn)備件都非常重要。 基于這樣的市場需求，瓦克化學(xué)在2016德國國際橡塑展上展出推出了全球首臺(tái)可工業(yè)用的有機(jī)硅3D打印機(jī)，同時(shí)開創(chuàng)了一種新的商業(yè)模式——為所有涉及彈性體的3D打印服務(wù)創(chuàng)立了ACEO?品牌，因此，瓦克化學(xué)成為全球第一家通過3D打印工業(yè)化生產(chǎn)彈性體的公司。 為了促進(jìn)3D打印技術(shù)發(fā)展，瓦克在博格豪森生產(chǎn)基地附近興建了一個(gè)面積為700平方米的增材制造技術(shù)中心。“與嚴(yán)謹(jǐn)著稱的瓦克傳統(tǒng)業(yè)務(wù)不同的是，ACEO?團(tuán)隊(duì)氛圍非常開放。”柳麗君稱。 ACEO?的銷售模式與瓦克傳統(tǒng)業(yè)務(wù)也有很大區(qū)別。柳麗君指出， “ACEO?的3D打印不會(huì)單獨(dú)出售材料、設(shè)備或者軟件，我們提供的是定制化解決方案。” ACEO?3D打印服務(wù)的銷售模式主要是通過網(wǎng)絡(luò)商店，用戶可以通過跟德國方面的客服人員取得聯(lián)系，將設(shè)計(jì)圖紙上傳到客服服務(wù)端，由專門的開發(fā)工程師去審核用戶的開發(fā)需求，評(píng)估方案可行性。篩選通過后，開發(fā)工程師根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙打印出產(chǎn)品，并最終把制品以及設(shè)計(jì)方案交付給用戶，設(shè)計(jì)方案的所有權(quán)為用戶本人。 除了這種基于網(wǎng)店的數(shù)字商業(yè)模式之外，瓦克還推出了“開放打印實(shí)驗(yàn)室”，客戶可以在該實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場接受個(gè)人培訓(xùn)，這在業(yè)內(nèi)尚屬首創(chuàng)。 [圖片] 助力自動(dòng)化革命 位于博格豪森的瓦克ACEO?園區(qū)一片寂靜，只聽見復(fù)印機(jī)大小的盒子發(fā)出的嗡嗡聲。這個(gè)嗡嗡作響的盒子便是瓦克工程師開發(fā)的全球第一臺(tái)工業(yè)級(jí)有機(jī)硅3D打印機(jī)。 自誕生以來，它成功地把許多聰明的想法變成了有形的物體，德國不倫瑞克的Formhand公司開發(fā)的機(jī)器人手爪就是其中之一。該彈性夾具由有機(jī)硅制成，并采用了瓦克ACEO?3D技術(shù)。 這個(gè)不起眼的部件僅一個(gè)拇指大小，形狀像圓柱形容器：頂部閉合，底部開口，內(nèi)部中空。然而，盡管看起來平淡無奇，它卻是相關(guān)人員多年努力工作、勇于堅(jiān)持、且精雕細(xì)琢的成果。 據(jù)該項(xiàng)技術(shù)發(fā)明人Holger Kunz回憶道，“那天晚上，我和創(chuàng)業(yè)伙伴Christian L?chte提到了這個(gè)在當(dāng)時(shí)尚未得到解決的問題：如何開發(fā)一個(gè)能夠抓起極薄材料的機(jī)器人手爪。” 這項(xiàng)技術(shù)可用于抓取任何需要移動(dòng)的物體，可以為公司節(jié)省大量用于改造自動(dòng)控制裝置的時(shí)間和成本。決心將想法付諸實(shí)踐后， Kunz來到了瓦克，希望拓展產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。他的U盤里裝著藍(lán)色硅帽的電子版設(shè)計(jì)圖紙，這是一張尺寸很小的新款吸附墊的草圖。開發(fā)這種新形狀的目的，是為了使真空手爪能夠抓住八種跟乒乓球大小相仿的物體，并將其移動(dòng)到另一個(gè)位置。 在ACEO?團(tuán)隊(duì)幫助下，Kunz的構(gòu)想得以成為現(xiàn)實(shí)。“在這里，我們可以看到3D打印在實(shí)踐中的另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，即原型制造。3D打印工藝能夠幫助業(yè)余愛好者和像Formhand這樣的初創(chuàng)公司快速生產(chǎn)獨(dú)一無二的部件，最重要的是，成本也比較低。”ACEO?機(jī)械工程師Seitz表示。 [圖片] 拓展醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用 除了工業(yè)方面的應(yīng)用拓展，有機(jī)硅良好的生物相容性與3D打印技術(shù)定制化特征的結(jié)合，還幫助瓦克化學(xué)拓寬了醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用市場。 據(jù)柳麗君介紹，定制化解剖模型在當(dāng)今的醫(yī)療應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)。它們?cè)谂R床訓(xùn)練、手術(shù)計(jì)劃可視性和模擬性、病情告知以及醫(yī)療器械開發(fā)過程中的模擬環(huán)節(jié)均大有用武之地，還可用作精密假肢的定制模型。 [圖片] ACEO?醫(yī)用解剖模型 有機(jī)硅彈性體具有出色的柔韌性與彈性，并且可以切開和縫合，尤其適用于復(fù)制血管、心臟、肌肉或皮膚等柔軟的組織，而ACEO?基于有機(jī)硅彈性體的“按需噴墨”技術(shù)可用于打印結(jié)構(gòu)復(fù)雜的三維解剖模型，二者的結(jié)合，使得模擬生物力學(xué)的逼真度達(dá)到前所未有的水平。 3D打印有機(jī)硅解剖模型在臨床應(yīng)用、大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)中扮演著越來越重要的角色。 據(jù)ACEO?全球市場總監(jiān)Egbert Klaassen介紹：“采用真正的有機(jī)硅彈性體打印而成的解剖模型展現(xiàn)了解剖模型所能達(dá)到的極致逼真度。瓦克與多家大學(xué)、診所和研究機(jī)構(gòu)的專家共同開發(fā)了一個(gè)包括血管、主動(dòng)脈弓、主動(dòng)脈瓣和三尖瓣模型在內(nèi)的基礎(chǔ)產(chǎn)品系列，并計(jì)劃在大眾市場上推廣。” 據(jù)了解，由瓦克與埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)合作開發(fā)的系列模型目前已正式上市。 負(fù)責(zé)ACEO?中國市場的柳麗君表示，“目前中國醫(yī)療市場具有很大潛力，但中國用戶對(duì)有機(jī)硅材料的認(rèn)知度較低，市場仍有待拓展。” 目前，ACEO?團(tuán)隊(duì)正致力于開拓中國醫(yī)療市場，其有機(jī)硅3D設(shè)備在剛結(jié)束不久的中國國際進(jìn)口博覽會(huì)首次離開德國本土登臺(tái)亮相，吸引了大批行業(yè)人士關(guān)注。“相信隨著醫(yī)療行業(yè)對(duì)于有機(jī)硅彈性體材料的認(rèn)識(shí)逐漸深入，有機(jī)硅橡膠在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)變得越來越廣泛。”柳麗君說。