近年来,“工业4.0”、“中国制造2025”概念逐渐进入人们的视野,传统制造业升级转型成为备受关注的焦点,作为加速制造业数字化转型的关键技术之一,增材技术也逐渐在全球大放异彩。
作为增材行业的新兴参与者和技术主导型公司,安世亚太基于对增材技术的理解,建立了以增材思维为核心的结构化知识体系,即技术货架,意在助力高效基础研究和技术积累,推动技术组件高效复用。
将增材行业技术逻辑抽象为材料与控制系统两个主要体系(来源:安世亚太增材科技)
在建立增材材料体系方面,安世亚太自研材料采用了金属材料、树脂材料、陶瓷材料、建筑材料及其它的分类体系,这种分类体系综合考虑了素材类别、常态性状以及适用成形方法;对于合作/外协材料采用了金属类、高分子、生物材料的分类体系。
在建设增材控制系统方面,安世亚太对主要的增材成形原理进行了综合抽象,形成了SLX、FFF、MJET、PSL四大实体建造体系,涵盖SLM、SLS、SLA、LCD等多种工艺技术,并分析了每种建造体系的执行、控制需求,综合提出了基于专用执行模块、通用IO模块、传感模块,以及网络互联架构的APRO通用控制平台。
APRO通用控制平台采用硬件/算法双重分布式架构,即专用/通用IO与控制算法均在模块前端实施,网络互联架构专注于构建机器运行逻辑、人/机控制界面。这种具有快速重构、模块复用,以及轻量化主机特性的通用控制平台,使得安世亚太可将材料体系与四大实体建造体系充分交叉,快速推进了一批增材装备研发项目,形成了横跨多种材料种类、形态、尺度以及建造体系的增材装备。
APRO通用控制平台采用硬件/算法双重分布式架构(来源:安世亚太增材科技)
技术货架的建立不仅体现了安世亚太内部的价值需求(结构化知识体系),助力高效基础研究和技术积累,推动技术组件高效复用;更为重要的是深化了对增材制造技术要素的理解,即材料(实体)→成形方法(虚拟知识)→控制与机构(实体)的路径。
相比传统制造,增材制造行业目前仍处于发展初期,在逐步走向成熟的过程中,需要先行者勇于承担责任和义务,将企业内部价值以双赢的方式向行业发布,助力更多的群体在自己的基础上工作,而后来者们的工作又会反哺这种前者的贡献,甚至先行者和后来者的身份也会发生周期性轮转,从而形成良性的、可持续的、有持久生命力的行业发展模式。
站在这样的视角上,APRO通用控制平台,就是安世亚太所建立技术货架,其内部价值辐射到行业的外在体现之一。
立足SLX、FFF、MJET、PSL四大体系对建造过程的控制需求,以及增材制造区别于传统制造的本质特性,即通过将更高密度的设计信息赋值到物质对象上,以获得制品性能的升级,APRO通用控制平台在设计之初就瞄准提供强大、稳定的信息存储、运算及输出能力;适应灵活多变的3D打印形式;兼顾多种形式的高速运动控制任务;具备种类齐备的传感系统等核心需求。为此,APRO控制系统进化出了敏捷-agile、精密-precise、鲁棒-robust、优化-optimized等四个基本基因。
敏捷-agile基因使得3D打印设备制造商无需修改设备操作系统内核,而只需按需选择网络模块,即可快速实现3D打印控制器的搭建与部署;敏捷还体现在APRO运动控制模块优异的动态性能,以及实时轨迹解压缩、运动路径规划、畸变矫正等复杂处理能力。
精密-precise基因使得APRO模块具有强大的边缘计算与信息处理能力,例如APRO运动控制模块(运动控制器、扫描控制器、微喷控制器等)普遍采用硬件处理机制,即通过专享IP核/硬件处理线程、去操作系统化的Bare-chip运行机制、以及双精度浮点处理器/超高位宽定点处理器,实现3D打印建造过程运动对空间与物质的高速选择控制。
鲁棒-robust基因体现在分布式硬件、强健的电路设计、以及分布式运算控制模式上,实时控制任务不依托于人/机UI主机,而通过各网络模块独立/协作完成,单一模块功能异常不会导致APRO系统功能奔溃。
优化-optimized基因体现于高速/灵活的组网形态,以及可供用户选择的丰富网络模块产品库。APRO硬件模块提供了ARM单片机、DSP、FPGA SoC三种平台方案,可满足3D打印设备制造商对控制系统低成本、高性能等多元化需求。
全数字处理信息流(来源:安世亚太增材科技)
需要特别强调的是,与APRO系统配套的“APRO_OS”设备控制软件,基于通用操作系统规范,提供了各网络模块的应用开发函数,以及自主设计的高级脚本语言开发环境。用户可开发自定义功能的APP以重新组织3D打印机硬件资源。简而言之,APRO_OS赋予了3D打印机另一大属性,即脚本语言支持下的过程与工艺开源,使得3D打印机完全工具化(既可作为输出实体制品的生产工具,也可作为研发材料/工艺的可编程试验工具)。
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