工程和制造业民主化

西门子与Hackrod合作,展示数字化如何为每个人带来定制工程和制造。

Hackrod的La Bandita
Hackrod的La Bandita

定制汽车,特别是hotrod和赛车品种,长期以来一直是工业自动化技术的展示。在过去的几年里,我们已经报道了一些受自动化启发的创新,范围从远程控制的“心理”迈凯轮车队的一级方程式车队

最近宣布的合作关系Hackrod而西门子PLM软件则代表了一些不同的东西。西门子与哈罗德的合作并不是通过自动化技术的具体应用来创造特定的产品,而是旨在展示即将到来的工程和制造民主化。正如西门子和哈克罗德所说,这是“消费者成为创造者的地方”。

为了说明这一概念,Hackrod正在打造“La Bandita”,据称这将是世界上第一辆虚拟现实设计的汽车,采用人工智能和结构合金3D打印技术。La Bandita将作为一种新型工业设计生产方法的概念证明,在这种方法中,个人、初创企业和小型企业可以像玩电子游戏一样轻松地创造出满足他们需求或梦想的产品。

Hackrod的首席执行官兼联合创始人慕斯·麦考伊(Mouse McCoy)表示:“我们正在打造一项全新的业务来实现这一点。“我们正在清理一个分布式制造网络。甚至我们的总部业务也分布在加利福尼亚州、科罗拉多州和宾夕法尼亚州。”

在波士顿举行的2018年西门子行业分析师大会上,Hackrod的首席技术官McCoy和Slade Gardner解释了西门子的各种自动化工具,包括其NX软件、基于云的协作Solid Edge Portal软件、LMS测试解决方案和Sinumerik CNC控制都是这个初创企业的愿景和公司自己的双沉积和CNC加工平台的建设的关键,由Gardner开发。

“Hackrod和西门子的合作至关重要,因为Hackrod愿景需要产品设计和迭代的快速数据收集,”Gardner说。“西门子用于工业物联网和多轴增材制造的硬件连接对我们定制制造流程的成功和我们开发复杂机电系统的能力至关重要。我们合作的产品将表明,一个高效和积极的团队可以通过世界级的数字设计、工程、可视化、制造和检测能力产生影响。”

为了更好地理解哈克罗德和西门子之间的合作关系,不妨回顾一下几年前哈克罗德开始用回收的零部件制造基础汽车,给它们配备现成的传感器,然后在恶劣条件下测试它们。在这些测试中,传感器收集了一些关键数据点。

McCoy说:“大多数赛车设计知识都是魔法。“它从一个人传给另一个人,从来没有量化过。因此,我们从已知的几何图形开始(开发一辆测试车),使用传感器收集力载荷,开始收集数据集。然后,我们将这些数据交给生成设计软件(西门子PLM的NX)和人工智能进行改进。”他补充说,西门子MindSphere是Hackrod开发的增材制造平台的人工智能骨干。

Gardner指出,对汽车底盘的开发过程和构造进行模拟是了解其优化的第一步。他说:“我们正在利用模拟训练机器学习,为制造过程创建优化结构。”“现在没有其他人在做这件事。当然,也有人用它来调整已知的缺陷,但产品本身并没有得到优化,无法充分利用增材制造能力。”

McCoy说:“在打印整个汽车底盘和车身的更大规模上,这一点尤其正确。”优化生产至关重要的是每小时减少材料的重量,而不是每小时减少克数,这是大多数采用增材制造的零件的典型做法。

由Gardner开发并由西门子Sinumeric 840D控制的增材制造平台,通过挤压技术打印聚合物和使用线弧增材技术打印金属(铝)。这两种加工都与五轴数控加工相结合,都位于平台的Z柱上。

添加剂头延伸到工作表面,沉积材料,然后缩回,使五轴主轴进行加工。数控加工主轴有10个位置的工具变化,允许它使用立铣刀,块铣刀,球磨机或棒棒糖铣刀,以实现多种加工选择。

McCoy说,虽然目前大多数公司的铝板印刷规模很小,但哈克罗德公司的铝板印刷规模是12英尺x 6英尺x 4英尺,

Hackrod还使用了英伟达(Nvidia)的虚拟现实(VR)技术进行设计审查,以及虚拟现实环境中的游戏引擎。McCoy说:“其他公司仍在制作全尺寸的粘土模型以供设计评审。”“但我们完全是在虚拟现实中进行的。”

Gardner补充说:“我们开发的工艺比目前市场上的3D打印技术更大、更快、更灵活、更容易使用,它解决了3D金属打印的主要挑战——尺寸公差、规模、可扩展性和表面光亮度。”

3D打印将生产拉班迪塔的底盘、车身和框架支撑。其他部件将从外部供应商采购——重点是对现有部件的重用——然后使用西门子PLM生成工程连接到整体产品设计。

McCoy预计,Hackrod对回收零件的使用将成为未来客户使用该公司技术设计的一个关键方面。他说:“我们的用户可能会把废品堆积场视为可获取的零部件库存,并将其视为一个制造他们梦想中的汽车的机会。”

McCoy解释说,当Hackrod的技术可用时,客户将使用它来指定从垃圾场或其他地方获得的部件,或在网上购买部件。这些部件的参数将有助于生成工程设计汽车。例如,如果你为汽车选择了一个重型引擎,设计软件会指示你增加汽车后部的重量,以支持该引擎。McCoy强调,Hackrod与西门子合作开发的交互式软件环境“就像玩电子游戏”,不需要复杂的编码。

Hackrod预计将在2018年底或2019年初完成该项目。McCoy说,在打印出全尺寸的底盘和车身后,西门子LMS测试解决方案将用于关闭回路,并将虚拟产品与真实产品进行比较。他补充说:“我们将使用西门子的PLC7进行组装控制,然后开始与西门子的塔斯国际进行安全和碰撞测试。”

《骇客罗德》的核心精神和灵感来自于美国的hotrod,它的第一批创造者是那些从二战回来的年轻人,他们拥有“战争机器锻造的技能”,McCoy说,“他们是最初的车辆黑客。”下一步我们将把这个想法与数字化结合起来。”

他强调,虽然Hackrod显然专注于汽车,但这个想法“不仅仅是关于汽车;而是能够随心所欲地创造任何你想要的东西。这种想法强调了西门子的大愿景,即通过工业4.0和工业物联网,系统的连通性不断增强,以及通过软件的进步,工程和制造的民主化,而这些软件几乎不需要或不需要编码专业知识。

McCoy说,随着这些能力的增强,他认为这可能会对摩托车行业造成很大的破坏。“如今,定制自行车制造商通常一个月生产一辆摩托车,但很多都不使用CAD软件——全靠手绘。但是,如果你扫描一辆现有的摩托车,并制作一个数字双胞胎,你就可以规模化生产它。这可能会让摩托车制造商一夜之间变成摩托车制造商。”

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