数字双胞胎如何加速制造过程

得益于CAD和CNC技术的改进,数字双胞胎在许多制造应用中变得现实而重要。

通过安娜·丽莎·黑山 10月12日
图片由Brett Sayles提供

计算机辅助设计(CAD)已经完全改变了制造过程。事实上,CAD和计算机数控(数控)是两项技术导致了近年来我们所看到的大多数制成品的革命。好消息是,CAD仍在不断发展,这意味着许多创新正在酝酿中,以帮助简化这一过程。

计算机在设计和制造过程中的重要性怎么强调都不为过。事实上,由于计算机辅助工具的引入,甚至像铸造这样自古以来就在使用的工艺也在进行彻底的改革。制造过程中最大的问题之一发生在测试阶段。在进行测试之前,需要制造许多机器。然而,用户想要做的很多测试都会损坏或破坏机器。这使得在数字双胞胎等领域进行创新变得至关重要。

CAD在现代制造过程中的重要性

CAD使得制造过程的几乎每一个环节都可以被精确地控制和模拟。我们现在可以看看我们的行动在制造时会产生什么结果。而不是在现实世界中铣削一块金属,我们可以在CAD中做,看看我们是否做对了。在这个过程中,我们也有数字双胞胎,以确保事情按照应有的方式运行。最重要的是,CAD软件意味着我们现在可以优化如何组织我们的生产地板以获得最大的吞吐量。设计只是CAD革新的众多领域之一。CAD为这些解决方案提供了在计算机上进行测试的能力,加快了制造过程。它还节省了数百万美元的成本。

3D打印和扫描技术

数字的双胞胎正因为3D打印和扫描技术的创新而得到改善。这是推动制造业数字化转型的众多创新中的两项。3D打印被称为增材制造,本质上是使用激光一层一层地制造零件。这项技术在快速成型零件生产方面具有革命性意义。

然而,在3D打印金属部件方面已经有了许多创新,这意味着我们现在可以在现实世界中看到这些部件的应用。事实上,3D打印在航空航天工业中得到了广泛的应用。3D扫描正好相反。用户拿着成品零件或机器制作数字副本。对于那些已经停产的机器来说,这是一项有用的技术。您可以创建部件来修复损坏的机器,因为您无法再获得任何部件。它还有助于创建一个数字双胞胎,而不必使用通常在大多数CAD软件中找到的参数化建模器。

数字双胞胎在制造业中的价值

3D扫描使得在几乎所有的制造场景中创造数字双胞胎成为现实。你可以把数字双胞胎想象成你所制作的物体的虚拟再现。例如,它可能是一个喷气式涡轮发动机的数字模型。像真正的发动机一样,你可以启动它,它的运行可以模拟。你可以看到空气是如何流动的以及它的效率有多高。您还可以使用有限元分析来查看使用周期如何降低其材料。用户还可以创建用于每台机器生命周期的可视化孪生对象。每一次更新和迭代都可以有自己的数字双胞胎。您可以使用它来查看某些事情如何影响该机器的实际使用情况。CAD软件现在正在集成这些功能和更多。

把数字双胞胎和现实世界联系起来

数字双胞胎最大的问题之一是将它们与现实世界联系起来。数字双胞胎是没有用的,除非它的工作方式与现实世界相同。这就是为什么公司必须仔细研究模型,并对其进行微调,使其与现实版本的运作方式相同。这也意味着测试和调整各种模拟算法。无论哪种方式,将你的数字双胞胎关联起来,都可以信任你在数字双胞胎上运行某些模拟得到的结果。

CAD、增强现实(AR)的未来创新

在未来,CAD软件将被广泛应用增强现实改进数字双胞胎。这些工具和技术已被证明对许多公司有用。增强现实技术可以将新模型投射到现实世界中,而不是在计算机上使用新模型。然后你可以使用各种手势控制来操作3D模型。随着技术的进步,我们将看到更多的公司在进入制造阶段之前就使用这种方法来设计和测试产品。

需要更精确的建模和仿真

CAD软件的问题在于,在实际构建和测试之前,用户永远不知道某些东西在现实世界中是如何工作的。当依赖于精确的模型时,这一点变得更加重要。一个不完全准确的数学模型会在生产时产生问题。企业还在投资更精确的建模解决方案,使数字双胞胎更有用,更符合当前的制造模式。

制造业正在经历一个快速数字化转型.在未来,更精确的建模和仿真工具将导致这种数字化转型变得更加普遍。将会有更多精确的数字双胞胎,让公司能够以比他们想象的更快的速度进行测试、设计和迭代。

- - - - - -是CFE媒体和技术内容合作伙伴。由网页内容经理克里斯·瓦夫拉编辑,控制工程, CFE传媒,cvavra@cfemedia.com


作者简介:Anna Liza Montenegro是一名训练有素的建筑师,也是建筑,工程和建筑(AEC)行业中有成就的营销专业人士,她拥有营销计划的战略和执行,上市计划,并执行产品发布。在Microsol Resources,她为Microsol与Autodesk、McNeel Rhino、Bluebeam、Enscape、Chaos Group V-Ray、Panzura、Ideate Software、FenestraPro和其他合作伙伴的战略合作关系开发营销策略、品牌管理、数字营销和其他需求生成活动。不做市场营销的时候,她喜欢和孩子们在一起,在缅因州旅行,度过夏天。