任何一個在制造業(yè)工作了足夠長一段時間的人都會告訴你，增材制造（AM）軟件的現(xiàn)狀與大約50 年前數(shù)控車床和加工中心開始普及時的情況類似。當時，為機床編程所需的軟件既昂貴又難得，功能還落后于需要控制的硬件。時至今日。機床與軟件之間的融合顯而易見，它們就像跳著華爾茲的舞伴。

　　在頂部

　　紐約nTopology 公司的解決方案架構(gòu)師Alex Meckes說：增材制造的軟件現(xiàn)在還不太成熟。與硬件相比，目前軟件創(chuàng)新和逐步改進的數(shù)量相當少。nTopology 公司首席執(zhí)行官Brad Rothenberg 對這種差異做出了合理的解釋。他說：“創(chuàng)新總是發(fā)生在工廠里，然后才會出現(xiàn)利用創(chuàng)新所需的支持流程。這包括工具、軟件，通常還包括所需的思維方式。”

　　也許有人會說，增材制造行業(yè)本應(yīng)吸取減材制造行業(yè)的教訓，更早地推出更好的軟件工具。Rothenberg 則對這種說法不以為然。他表示，如今最大的不同是，與傳統(tǒng)工藝相比，增材制造技術(shù)可以讓你對工件的方方面面進行更大的控制：材料屬性、幾何形狀以及零件的實際制造方式。增材制造要復雜得多，有成千上萬的制造參數(shù)和幾乎無限的設(shè)計可能性。這正是增材制造行業(yè)目前正在努力解決的問題。

　　另一個關(guān)鍵問題是，長期以來，3D 打印機一直被Rothenberg 稱為是“黑盒子”，也就是說，用戶只能有限地獲取上述構(gòu)建參數(shù)。但隨著3D 打印設(shè)備制造商向最終用戶和軟件開發(fā)商開放設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造，這種情況開始發(fā)生變化。結(jié)果是，各方通力合作，充分利用了增材制造的巨大潛能。

　　雖然Rothenberg 很快就把他公司的產(chǎn)品描述為“先進制造的工程軟件”，但很明顯，它的功能非常適合快速成型。nTopology 的nTop 平臺提供了“牢不可破”的隱式建模功能，以及管理晶格結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)筋和拓撲優(yōu)化的能力。這消除了傳統(tǒng)邊界表示（B-rep）和基于網(wǎng)格的模型中的約束，這些模型在復雜的3D 打印世界中往往會失敗，因為它們無法可靠地支持偏移和繪圖等常規(guī)功能。Rothenberg 說：“我們實際上已經(jīng)走在了時代的前列，可以設(shè)計出目前還無法制造的東西。”

　　走自己的路

　　Fried Vancraen 是總部位于比利時魯汶的MaterialiseNV 公司的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官，他于 1990 年開始3D 打印零件，當時業(yè)界還很少有人考慮到增材制造或是這項當時的新技術(shù)對產(chǎn)品設(shè)計師的未來影響。

　　由于當時幾乎不存在第三方3D 打印軟件，他在那時就開始開發(fā)自己的工具，使這一過程更易于管理。Materialise 軟件部門主管Stefaan Motte 說：如今大約70% 的3D 打印行業(yè)都在使用我們的一款或多款產(chǎn)品進行制造操作。然而，該公司在市場上的深入滲透并不意味著它放棄了與其他公司合作的機會。事實上，合作關(guān)系讓Materialise 持續(xù)生機勃勃。

　　Motte 說：我們一直在關(guān)注價值流中的其他參與者在做什么，在有意義的時候與他們合作。例如，我們與西門子和全球軟件供應(yīng)商PTC，以及許多設(shè)備制造商都建立了有意義的合作關(guān)系，它們在增材制造行業(yè)的不同領(lǐng)域都擁有各自優(yōu)勢。

　　他接著談到，企業(yè)沒有理由重新發(fā)明“輪子”，任何人試圖獨自開發(fā)端到端解決方案都是沒有意義的，在如此復雜的行業(yè)中更是如此。每個人都應(yīng)該專注于自己最擅長的領(lǐng)域。這樣做可以實現(xiàn)雙贏，更重要的是，可以為最終用戶提供最有效的整體解決方案。

　　根據(jù)Motte 的說法，Materialise 最擅長的是構(gòu)建準備軟件、排程和套料工具、快速成型設(shè)計優(yōu)化、遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集，以及一整套以經(jīng)濟可行的方式促進零件生產(chǎn)的工具。Motte 說：為增材制造設(shè)計零件是一回事。讓這些零件進入可認證的待生產(chǎn)狀態(tài)，并在10 臺或100 臺機器上批量生產(chǎn)，是完全另一回事。這就是我們一直在投入軟件開發(fā)資金的地方。

　　合作伙伴關(guān)系釋放潛能

　　產(chǎn)品開發(fā)公司XponentialWorks Inc. 的創(chuàng)始人兼總裁Avi Reichental 完全同意那些認為3D 打印硬件已經(jīng)超越了現(xiàn)有設(shè)計軟件能力的觀點。他說：直接金屬3D 打印公司要充分利用設(shè)備的所有能力是多么困難。要想充分釋放增材制造的潛力，就需要更好的工具。

　　好消息是，越來越多的軟件開發(fā)商已經(jīng)做到了這一點。Reichental 說：看看ParaMatters 公司利用CogniCAD 軟件在生成設(shè)計和拓撲優(yōu)化方面所做的出色工作。遺憾的是，還沒有企業(yè)能夠獨立提供所有必要的元素。

　　這就是企業(yè)需要合作的原因，也是ParaMatters 與Techniplas、Nexa3D 和NXT Factory 開展開放式創(chuàng)新計劃的原因。而且一些組織正在與3D 打印設(shè)備制造商合作，幫助他們最大限度地利用設(shè)備。

　　人工智能和機器學習將有助于進一步推動這些努力，這些技術(shù)有助于制造商更輕松地創(chuàng)建設(shè)計。讓設(shè)計師們擁有了巨大能力，可以以幾年前還難以想象的方式對概念進行實驗、測試和優(yōu)化。人工智能驅(qū)動模式對人的唯一要求是輸入設(shè)計目標和材料參數(shù)。其余的工作都由軟件完成。

　　說到更智能、功能更強大的軟件，人們可能會問，3D打印設(shè)備制造商在其中扮演著什么樣的角色？是什么阻止了制造設(shè)備的人開發(fā)智能解決方案？ Reichental 說：可用資源的實際限制和持續(xù)產(chǎn)品開發(fā)的優(yōu)先級。

　　更明智的做法可能是，利用第三方軟件供應(yīng)商和大量終端用戶的綜合知識。利用大家的智慧可以快速開發(fā)出一套強大的生態(tài)系統(tǒng)。它將帶來指數(shù)級的進步，而不是循序漸進的收益。Reichental說：“我認為，現(xiàn)在是激活增材制造社區(qū)、建立一個能夠真正整合軟件和硬件的聯(lián)盟，從而實現(xiàn)制造業(yè)飛躍的最佳時機。我們的工作就是創(chuàng)造類似的商業(yè)環(huán)境，使伙伴關(guān)系和合作成為可能。”

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