Altair Inspire助力MX3D进行拓扑优化，从而实现工业机器人定制

每次引入并接受新的打印技术时，创新者都需要花费大量时间才能对主流市场产生影响。但是，一旦行业将其视为主流，许多3D打印产品将实现显著增长，线弧增材制造（WAAM）3D金属打印现在已经可以用于大型金属产品制造。这项新技术很快被公认为将对行业产生变革性影响。

MX3D是一家具有前瞻性的公司，正在将WAAM引入几个具有高影响力的行业。它通过连接现成的工业机器人和焊接机来开发制造大型工业3D金属打印机和配套软件。MX3D机械臂项目展示了内部备件和重型设备生产的潜力。每个金属加工车间都可以变成一家小型铸造公司，从而缩短了交货时间并提高了设计自由度。

Altair Inspire™ 助力MX3D进行创成式设计并构建数字孪生模型，从而实现工业机器人定制。

为什么要定制工业机器人？
工业机器人技术是一个发展中的行业，具有各种各样的应用类别。许多OEM为专业应用提供了多种型号，但是仍需要更多的个性化。

图1：创建数字孪生，了解系统行为

例如，当机械臂要移动远处的物体时，工作位置可能比较特殊：在拐角处，墙后或在标准工作范围之外。在这种情况下，就需要定制额外的非标零件来满足需求。

另一种情况是对零件性能的特殊要求。一些公司设计和制造自己的上臂，因为他们需要将具有特定性能的工具安装到机器人上。当确定有特殊要求时，值得进行定制以优化操作条件。重量轻便，转动惯性矩小的零件能产生更高的操作精度并总体上降低能耗。



Altair Inspire™ 助力MX3D实现机器人定制

图2：机器人手臂的演变

图3：最终生产定型零件

图2 和图3 是Altair 与MX3D成功合作的机械臂项目，重点是在重型设备零件上应用大规模3D金属打印，将标准ABB机器人改装为三轴WAAM设备。

ABB机械臂是由Altair工程师根据打印材料的材料特性设计的。项目中还使用了数字孪生设计过程，以确保生成最有效的形状和操作。该项目很好的展示了WAAM技术在工业中的应用。

采取的方法考虑了性能和精度要求，集成焊丝送进器所需的功能集成以及系统上需要的所有其他零件。优化任务不仅考虑了来自系统加速度的负载，还考虑了安装的送丝机。其中包括提供保护气体的软管，主动冷却装置以及金属丝。功能集成有助于提升可靠性并更易于维护。

Altair Inspire™与数字孪生模型
MX3D 的CEO Gijs van der Velden 表示：“MX3D收到来自许多行业的项目请求，因此需要开发工作流程，为客户快速进行设计和迭代。Altair Inspire™对我们而言效果很好，因为我们可以识别需求并将边界条件转变为功能性的数字孪生模型。然后，我们轻松生成质量优化的设计。由于它包含3D打印约束，因此我们快速展示了有机模型，这些模型为最终用户提供了WAAM可能性的宝贵见解。”

对于机器人手臂项目，确定需求至关重要，因为MX3D对这种特定的机器人模型并不熟悉。MX3D与ABB紧密合作，确定了应用的负荷情况。从数据表中收集参数并在Altair Inspire环境中重新创建数字孪生，这能验证在优化手臂方面是否走了正确的路。

几何创建功能使我们能够轻松调整优化模型，并在MX3D软件平台之间实现数据传输以进一步完善模型。这样可以进行快速迭代模型，并且我们能够合并特定的制造约束条件。

这种设计方法为WAAM制造开辟了一些有趣的途径。当创建下一代制造零件和重型设备时，Altair期待为客户应用数字孪生设计方法。

图4：在 Altair Inspire中验证机器人的性能

关于Altair
Altair是世界领先的工程技术开发者, 自1985年成立以来一直致力于为企业的决策者和技术的执行者开发用于仿真分析、优化、信息可视化、流程自动化和云计算的高端技术。

Altair公司的总部位于美国密歇根州，在创新的产品设计与研发、先进的工程软件和高性能计算技术上拥有超过30年的丰富经验，为汽车、机车车辆、航空航天、国防军工、船舶海工、石油石化、电子电器、消费品及包装、高校及研究院所等诸多行业提供高价值的服务和解决方案。同时，Altair在通信、生命科学、金融服务和能源行业的市场份额也显著提升。2017年11月，Altair公司在美国纳斯达克成功上市。