增材制造被普遍的認為是帶來下一代工業革命的主要驅動因素，主要的原因是增材制造帶來小批量生產的經濟性和靈活性，個性化定制的可能性，以及復雜零件生產的可行性。不僅僅改變了我們對原來產品設計的印象，還帶來了供應鏈的改變，縮短了產品上市時間，并且對環境更友好。

        然而，3D打印邁向產業化的過程中遇到了一系列的難題，其中包括：如何通過信息管理系統來管理增材制造數據流使得過程高效且可追溯，如何實現工藝可重復性、零件質量的一致性，成熟的認證和質量檢測方法等。

3D打印將帶來制造的離散化特點，而如何將離散化的制造能夠有機的鏈接起來并在不同的制造工藝之間實現無縫融合，這是3D打印進入規模產業化的“基礎設施”，離開這樣的基礎設施，我們談再多的產業化潛力和前景都是無用之功。2019漢諾威工業博覽會上，西門子宣布西門子基于云的開放式物聯網操作系統——MindSphere牽手阿里云，正式進入中國。MindSphere將把西門子的工業專長從車間延伸到云上，利用一系列連接技術，數據分析和可視化技術，提高企業對工廠和生產績效的洞察力，助力科學決策。利用云，企業能夠以可持續而經濟的方式實現資產管理和數據管理，選擇適合自己的便捷的數字化工具，加速數字化轉型進程。

本期，3D科學谷與谷友一起來領域西門子所打造的數字企業的“基礎設施”，通過歷年西門子在漢諾威工業博覽會關于數字制造的暢想來理解其數字制造領域厚積薄發的基礎所在，并通過西門子在漢諾威工業博覽會上關于3D打印的具體舉動來領略西門子將增材制造貫穿其數字制造流程的布局與實力。

價值貫穿數字制造

    隨著西門子在阿里云上的落地，將使得MindSphere能夠在合規、穩定、安全的云平臺上與中國企業分享其在全球范圍內經過積累和檢驗的成熟經驗和成果。隨著MindSphere在中國市場的落地生根、演變發展，西門子期待在不遠的將來看到一個生長于中國市場、服務于中國市場、包含從終端用戶到OEM再到APP開發者的工業互聯網生態系統。

由來已久的數字之旅

     根據西門子對其參加的漢諾威工業博覽會的描述，站在2013年看未來，信息技術不斷突破、工業技術日益融合等越來越成為趨勢。但是，若干年后我們再回過頭來看今天，當基于信息技術的人、產品與機器之間的互動，將是一場真正的工業革命。德國人提出的“工業4.0”依舊振聾發聵，集成的西門子產品線覆蓋軟件、硬件以及服務業務為制造業的未來打下了堅實的基礎。

可以說西門子關于數字制造企業的夢想由來已經，而在2013年就開始全面發力。西門子在制造領域的特色軟件服務產品包括從支持完整的加工機械和工廠自動化的設計和工程軟件、仿真工具及配套硬件，到與基于云的開放式物聯網操作系統MindSphere進行互聯的設備等。面對3D打印走向產業化制造領域，西門子還推出了面向增材制造的無縫集成解決方案。

根據西門子，2014年漢諾威工業博覽會期間，西門子推出涵蓋制造業價值鏈各個階段的集成解決方案、大城市全面智能交通管理解決方案、以及可持續能源供應基礎解決方案。西門子展示了其如何利用先進技術通過數據鏈接、智能軟件和工業軟件推動電氣化、自動化、數字化等領域向前發展。這幾個問題并沒有標準答案，只存在于企業和人們的不斷思考和實踐中。

2015年，事實驗證，數字化企業不再只是一個愿景。能否對企業的整個價值鏈進行全面的數字化呈現，是提升效率、縮短上市時間的一個決定性因素。2015年的漢諾威工業博覽會上，西門子特別設立“數字化展廳“，展示數字化技術在制造業、過程工業以及機械行業等領域的案例和解決方案。

西門子一步一步驗證其在數字化制造領域的全面實力和巨人遠見！

2019年漢諾威工業博覽會期間，西門子提出了“數字化企業–思考工業未來！”

隨著客戶對產品個性化需求的持續增加，企業必須不斷提高生產力和生產靈活性。為此，西門子獨特的數字化企業解決方案產品組合，融合虛擬世界與現實世界，助力各行業、各種規模的企業實現更快、更優、更靈活、更安全的生產。

9號展廳是西門子的主展臺，展示了西門子針對行業的解決方案，如汽車和化工行業。

諸如柔性批量生產、模塊化生產、協作機器人等新技術的發展，正改變著社會對工業企業的需求。在2019漢諾威工業博覽會上，西門子展示了如何通過人工智能、邊緣計算等尖端技術，不斷擴大數字化企業產品組合，如何開拓新途徑來利用數字化數據，以此提高生產力，探索新的商業模式。

西門子還展示了西門子電動交通技術，以及西門子產品生命周期管理最新技術。

虛擬與現實

各行各業日益增長的挑戰需要全新解決方案來優化生產力和生產效率。關鍵在于創新利用機器和工廠數據，以獲得全新洞察，實現機器、工廠、過程和產品的高水平數字化雙胞胎。

通過將自動化、數字化以及人工智能、邊緣計算、5G和區塊鏈等尖端技術無縫融合，可將海量數據全面轉化為寶貴的知識與技術，闊步邁入數字化轉型的全新階段。

西門子展位，展示了眾多精彩用例，如閉環分析、自動導引車、具有卓越可用性和最高效率、基于Web的全新過程控制系統、智能工廠區塊鏈技術、認知自動化工程以及虛擬現實全球協作等技術。

圖：德國總理默克爾參與揭幕帶增材制造過程的數字制造

根據西門子，制造業數字化已是一個全球關注的話題，該理念被稱為“工業 4.0”。新產品必須盡快上市。客戶需要個性化產品。瞬息萬變的市場需要提高生產靈活性。需要持續提高生產效率，不斷縮短開發時間，并高效利用資源和能源。而且，還必須確保并持續提高產品質量。

針對客戶和市場需求，數字化企業解決方案能夠提供更短的響應時間，它開辟了全新及創新的業務領域。了解更多數字化如何提供競爭優勢。
在2019年漢諾威工業博覽會期間，西門子還展示了薯片的數字化生產，在3D科學谷看來，不管是工業產品還是可以入口的薯片，數字化制造時代全面到來，正如3D科學谷在《3D打印與工業制造》一書所提到的“制造走向離散，加工技術的銜接走向無縫”。對于“小作坊“型的制造企業來說，小并不可怕，因為離散將是制造的趨勢，可怕的是沒有數字化，因為離開了數字化這條”血脈“與”神經“網絡，這樣的模式將被整個時代拋棄。

離散制造無縫銜接

離散制造（Distributed Manufacturing) 是2019年漢諾威工業博覽會期間西門子展臺的一大核心亮點。

方案模塊化、制造離散化

在3D打印領域，西門子于2019年漢諾威工業博覽會期間宣布了與EDAG工程公司加強合作。西門子還展示了由EDAG和西門子以及Constellium，Fraunhofer IAPT，Concept Laser和BLM共同完成的輕質鋁結構 – “Next Gen Space frame 2.0”。

圖：西門子為工業物聯網平臺MindSphere提供了一個新的應用程序Fleet Manager for Machine Tools。 借助這種基于云的應用程序（MindApp），可以監控全球小型或大型生產站點的機床，并提高其可用性和生產率。來源：西門子

許多汽車制造商在使用3D打印技術用于汽車原型和小批量生產領域。寶馬、奧迪和福特經常公開談論他們使用增材制造技術，而EDAG工程，卻是一家在汽車制造商背后的全力以赴、專門致力于開發3D打印汽車技術的工程公司。

“Next Generation Space Frame 2.0”智能模塊化系統結合了仿生力學設計和增材制造節點以及高強度，吸收能量的鋁合金擠壓型材。該概念提供極其靈活的制造解決方案，使其能夠支持越來越多的交通產品，同時仍考慮經濟因素。

NextGenSpaceframe 2.0的主要功能：

- 基于數字工程流程鏈，縮短汽車或工業應用領域的增材制造原型和小型系列組件的“上市時間”。

- 工業4.0理念：3D打印鋁制車身節點與高強度的鋁擠壓型材相結合，作為高度靈活的“按需”制造，采用3D彎曲和無夾具連接技術，適用于汽車和工業應用。

- 計算和實際測試表明，碰撞區域可以吸收預測的碰撞能量，并且增材制造節點不會在結構上失效。

- 通過優化流程和最小化支撐結構，可以降低增材制造的成本。

- 西門子無縫工程數據流程鏈有助于顯著縮短開發和交付周期，并確保更高水平的開發成熟度。

EDAG工程公司在生產過程領域提供的專業知識為合作做出了重大貢獻。已經創建了量身定制的未來工廠概念，使得為增材制造開發的組件也能夠以更大批量生產并轉移到實際的批量生產中。該項目成功的另一個重要因素是西門子憑借自己的燃氣輪機制造應用（Finspang瑞典工廠和Worchester英國工廠）的知識為工廠自動化和數字化帶來的能力。

在漢諾威工業博覽會上，西門子推出了使用數字雙胞胎成功實現這一轉型的第一步。與實際3D打印過程一樣，這包括整個增材制造生產鏈的工業化以及所有后續工藝步驟的“可視”化與可預測化。未來，西門子將創建可擴展的模塊，以便從小批量生產到批量生產鋪平道路。

圖片：西門子關于3D打印-增材制造的數字雙胞胎

更好的制造結果

除了與EDAG集團加強合作，西門子還展示了自身為新能源汽車制造所提供的從3D打印結構一體化的電池殼體，到后處理，電池裝配等整套的數字化制造解決方案。

根據西門子增材制造副總裁Karsten Heuser博士，西門子新引入的數字雙胞胎可以預測3D打印過程中熱應力引起的潛在變形。制造企業事先了解這一點，可以在實際開始打印過程之前調整設計，增加熱釋放支撐結構或補償校正的對策。

圖片：西門子產品設計與生產以及數據管理過程，用于3D打印-增材制造

    通過各種同步數據分析，可以進行早期質量預測，西門子Industrial Edge中的人工智能實施和基于云的數據管理使得3D打印過程中逐層質量控制成為可能。數字生產鏈的所有步驟都由一個集成的軟件平臺管理。這使用戶可以輕松地在端到端價值鏈中學習和調整設計。而數據一致性由西門子的協作平臺Teamcenter管理。

通過在工業4.0環境中使用西門子掌握的所有數字工具來查看生產的執行階段，帶來了重大進步，通過在連續生產中將虛擬與現實世界聯系起來，西門子可以為增材制造帶來生產力，可靠性和靈活性，并使工業增材制造生產變得可行。

舉個例子：在產品的數字雙胞胎中，用戶可以獲得所需的所有冷卻通道信息，以便以更加自動化和智能化的方式生成用于粉末去除的算法。通過使用粉末去除過程的數字雙胞胎，用戶可以在3D打印機仍在運行時完成整個過程并設置所有參數。當在現實世界中執行粉末去除過程時，結果是更高的質量和更高的效率，工業級SIMATIC自動化提供了可控、高效的便利。

正如3D科學谷在《3D打印與工業制造》一書所提到的“工業互聯網賦能3D打印制造、商業和發展模式重塑”。西門子是一家值得敬佩的企業，將賦能離散制造，破除制造工藝之間的片段性。我們可以想像如果沒有巨頭的推動，3D打印將永遠停留在一個”水坑”般的僵局中，而無法”匯入”制造業的海洋發揮其價值創造的潛力。